An allelic series reveals essential roles for FY in plant development in addition to flowering-time control.

The autonomous pathway functions to promote flowering in Arabidopsis by limiting the accumulation of the floral repressor FLOWERING LOCUS C (FLC). Within this pathway FCA is a plant-specific, nuclear RNA-binding protein, which interacts with FY, a highly conserved eukaryotic polyadenylation factor. FCA and FY function to control polyadenylation site choice during processing of the FCA transcript. Null mutations in the yeast FY homologue Pfs2p are lethal. This raises the question as to whether these essential RNA processing functions are conserved in plants. Characterisation of an allelic series of fy mutations reveals that null alleles are embryo lethal. Furthermore, silencing of FY, but not FCA, is deleterious to growth in Nicotiana. The late-flowering fy alleles are hypomorphic and indicate a requirement for both intact FY WD repeats and the C-terminal domain in repression of FLC. The FY C-terminal domain binds FCA and in vitro assays demonstrate a requirement for both C-terminal FY-PPLPP repeats during this interaction. The expression domain of FY supports its roles in essential and flowering-time functions. Hence, FY may mediate both regulated and constitutive RNA 3'-end processing.

Contribution of rarity and commonness to patterns of species richness

There is little understanding in ecology as to how biodiversity patterns emerge from the distribution patterns of individual species. Here we consider the question of the contributions of rare (restricted range) and common (widespread) species to richness patterns. Considering a species richness pattern, is most of the spatial structure, in terms of where the peaks and troughs of diversity lie, caused by the common species or the rare species (or neither)? Using southern African and British bird richness patterns, we show here that commoner species are most responsible for richness patterns. While rare and common species show markedly different species richness patterns, most spatial patterning in richness is caused by relatively few, more common, species. The level of redundancy we found suggests that a broad understanding of what determines the majority of spatial variation in biodiversity may be had by considering only a minority of species.

Autosomal dominant retinitis pigmentosa:a new multi-allelic marker (D3S621) genetically linked to the disease locus (RP4)

We report the characterization of a new eight-allele microsatellite (D3S621) isolated from a human chromosome 3 library. Two-point and multi-locus genetic linkage analysis have shown D3S621 to co-segregate with the previously mapped RP4 (theta m = 0.12, Zm = 4.34) and with other genetic markers on the long arm of the chromosome, including D3S14 (R208) (theta m = 0.00, Zm = 15.10), D3S47 (C17) (theta m = 0.11, Zm = 4.95), Rho (theta m = 0.07, Zm = 1.37), D3S21 (L182) (theta m = 0.07, Zm = 2.40) and D3S19 (U1) (theta m = 0.13, Zm = 2.78). This highly informative marker, with a polymorphic information content of 0.78, should be of considerable value in the extension of linkage data for autosomal dominant retinitis pigmentosa with respect to locii on the long arm of chromosome 3.

Between-taxon matching of common and rare species richness patterns

Aim: Our primary aim is to understand how assemblages of rare (restricted range) and common (widespread) species are correlated with each other among different taxa. We tested the proposition that marine species richness patterns of rare and common species differ, both within a taxon in their contribution to the richness pattern of the full assemblage and among taxa in the strength of their correlations with each other. Location The UK intertidal zone. Methods: We used high-resolution marine datasets for UK intertidal macroalgae, molluscs and crustaceans each with more than 400 species. We estimated the relative contribution of rare and common species, treating rarity and commonness as a continuous spectrum, to spatial patterns in richness using spatial crosscorrelations. Correlation strength and significance was estimated both within and between taxa. Results: Common species drove richness patterns within taxa, but rare species contributed more when species were placed on an equal footing via scaling by binomial variance. Between taxa, relatively small sub-assemblages (fewer than 60 species) of common species produced the maximum correlation with each other, regardless of taxon pairing. Cross-correlations between rare species were generally weak, with maximum correlation occurring between small sub-assemblages in only one case. Cross-correlations between common and rare species of different taxa were consistently weak or absent. Main conclusions: Common species in the three marine assemblages were congruent in their richness patterns, but rare species were generally not. The contrast between the stronger correlations among common species and the weak or absent correlations among rare species indicates a decoupling of the processes driving common and rare species richness patterns. The internal structure of richness patterns of these marine taxa is similar to that observed for terrestrial taxa.

Climate drives temporal replacement and nested‐resultant richness patterns of Scottish coastal vegetation

Beta diversity quantifies spatial and/or temporal variation in species composition. It is comprised of two distinct components, species replacement and nestedness, which derive from opposing ecological processes. Using Scotland as a case study and a β-diversity partitioning framework, we investigate temporal replacement and nestedness patterns of coastal grassland species over a 34-yr time period. We aim to 1) understand the influence of two potentially pivotal processes (climate and land-use changes) on landscape-scale (5 × 5 km) temporal replacement and nestedness patterns, and 2) investigate whether patterns from one β-diversity component can mask observable patterns in the other.

We summarised key aspects of climate driven macro-ecological variation as measures of variance, long-term trends, between-year similarity and extremes, for three important climatic predictors (minimum temperature, water-balance and growing degree-days). Shifts in landscape-scale heterogeneity, a proxy of land-use change, was summarised as a spatial multiple-site dissimilarity measure. Together, these climatic and spatial predictors were used in a multi-model inference framework to gauge the relative contribution of each on temporal replacement and nestedness patterns.

Temporal β-diversity patterns were reasonably well explained by climate change but weakly explained by changes in landscape-scale heterogeneity. Climate was shown to have a greater influence on temporal nestedness than replacement patterns over our study period, linking nestedness patterns, as a result of imbalanced gains and losses, to climatic warming and extremes respectively. Important climatic predictors (i.e. growing degree-days) of temporal β-diversity were also identified, and contrasting patterns between the two β-diversity components revealed.

Results suggest climate influences plant species recruitment and establishment processes of Scotland's coastal grasslands, and while species extinctions take time, they are likely to be facilitated by climatic perturbations. Our findings also highlight the importance of distinguishing between different components of β-diversity, disentangling contrasting patterns than can mask one another.

Akkermansia muciniphila and improved metabolic health during a dietary intervention in obesity: relationship with gut microbiome richness and ecology

Objective: Individuals with obesity and type 2 diabetes differ from lean and healthy individuals in their abundance of certain gut microbial species and microbial gene richness. Abundance of Akkermansia muciniphila, a mucin-degrading bacterium, has been inversely associated with bodyfat mass and glucose intolerance in mice, but more evidence is needed in humans. The impact of diet and weight loss on this bacterial species is unknown. Our objective was to evaluate the association between fecal A. muciniphila abundance, fecal microbiome gene richness, diet, host characteristics, and their changes after calorie restriction (CR). Design: The intervention consisted of a 6-week CR period followed by a 6-week weight stabilization (WS) diet in overweight and obese adults (N=49, including 41 women). Fecal A. muciniphila abundance, fecal microbial gene richness, diet and bioclinical parameters were measured at baseline and after CR and WS. Results: At baseline A. muciniphila was inversely related to fasting glucose, waist-to-hip ratio, and subcutaneous adipocyte diameter. Subjects with higher gene richness and A. muciniphila abundance exhibited the healthiest metabolic status, particularly in fasting plasma glucose, plasma triglycerides and body fat distribution. Individuals with higher baseline A. muciniphila displayed greater improvement in insulin sensitivity markers and other clinical parameters after CR. A. muciniphila was associated with microbial species known to be related to health. Conclusion: A. muciniphila is associated with a healthier metabolic status and better clinicaloutcomes after CR in overweight/obese adults, however the interaction between gut microbiota ecology and A. muciniphila has to be taken into account.

Influence of plant species and richness on pollutant removal in treatment wetlands

Les marais filtrants artificiels sont des écosystèmes recréés par l’homme dans le but d’optimiser l’épuration des eaux usées. Lors de la sélection d’espèces végétales pour la mise en place de ces marais filtrants, l’utilisation d’une polyculture ainsi que d’espèces indigènes non invasives est de plus en plus recommandée. Néanmoins, la plupart des marais filtrants existants sont des monocultures utilisant des plantes envahissantes, probablement à cause du manque d’évidences scientifiques sur les avantages de la diversité végétale et de la performance des espèces locales. Ainsi, les questions de recherche autour desquelles s’oriente ma thèse sont: Les polycultures présentent-elles un potentiel épuratoire aussi ou plus grand que les monocultures, et une espèce indigène est-elle aussi efficace et performante qu’une espèce exotique envahissante dans des marais filtrants ? Trois expériences ont été conduites afin de répondre à ces questions. J’ai d’abord testé l’influence de la richesse végétale sur l’élimination des polluants en deux dispositifs expérimentaux: 1) comparant deux espèces de plantes émergentes en monoculture ou combinées séquentiellement, et 2) évaluant la performance de quatre espèces flottantes plantées en monoculture par rapport à des associations de deux (avec toutes les combinaisons possibles) et de quatre espèces. Une troisième expérience a été réalisée afin de comparer l’efficacité épuratoire de l’haplotype européen envahissant du roseau commun (Phragmites australis) et de la sous-espèce locale non-invasive (P. australis subsp. americanus). La composition en espèces végétales a produit un effet notable sur la performance des marais filtrants. La comparaison des performances en mono- et en polyculture n’a pas permis de démontrer clairement les avantages de la diversité végétale pour l’élimination des polluants dans les marais filtrants. Toutefois, les marais filtrants plantés avec une combinaison d’espèces étaient aussi efficaces que les monocultures des espèces les plus performantes. La comparaison entre les deux sous-espèces de P. australis indiquent que la sous-espèce indigène pourrait remplacer le roseau exotique envahissant, évitant ainsi les potentiels risques environnementaux sans toutefois compromettre l’efficacité du traitement. Les résultats prometteurs de la sous-espèce indigène de P. australis doivent encore être testés dans des expériences à grande échelle avant d’utiliser largement cette espèce dans les marais filtrants. Nos résultats suggèrent que, dans des conditions où la performance des macrophytes disponibles est inconnue ou ne peut être déterminée, l’utilisation d’une combinaison d’espèces présente les meilleures chances d’accomplir le plus haut niveau possible d’élimination de polluants. De plus, même si la diversité végétale ne présente pas un avantage mesurable en termes d’efficacité épuratoire, celle-ci améliore la résilience des marais filtrants et leur résistance aux stress et aux maladies.

La génomique évolutive mitochondriale révèle des échanges génétiques et la ségrégation chez les Gloméromycètes

Les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) sont des organismes microscopiques du sol qui jouent un rôle crucial dans les écosystèmes naturels et que l’on retrouve dans tous les habitats de la planète. Ils vivent en relation symbiotique avec la vaste majorité des plantes terrestres. Ils sont des biotrophes obligatoires, c'est-à-dire qu'ils ne peuvent croître qu'en présence d'une plante hôte. Cette symbiose permet entre autres à la plante d'acquérir des nutriments supplémentaires, en particulier du phosphore et du nitrate. Malgré le fait que cette symbiose apporte des services importants aux écosystèmes, la richesse des espèces, la structure des communautés, ainsi que la diversité fonctionnelle des CMA sont mal connues et l'approfondissement des connaissances dans ces domaines dépend d’outils de diagnostic moléculaire. Cependant, la présence de polymorphisme nucléaire intra-isolat combiné à un manque de données génomiques dans différents groupes phylogénétique de ces champignons complique le développement de marqueurs moléculaires et la détermination de l'affiliation évolutive à hauts niveaux de résolution (c.a.d. entre espèces génétiquement similaires et/ou isolats de la même espèce). . Pour ces raisons, il semble une bonne alternative d’utiliser un système génétique différent en ciblant le génome mitochondrial, qui a été démontré homogène au sein d'un même isolat de CMA. Cependant, étant donné le mode de vie particulier de ces organismes, une meilleure compréhension des processus évolutifs mitochondriaux est nécessaire afin de valoriser l'utilisation de tels marqueurs dans des études de diversité et en génétique des populations. En ce sens, mon projet de doctorat consistait à investiguerétudier: i) les vecteurs de divergences inter-isolats et -espèces génétiquement rapprochéesphylogénétiquement apparentées, ii) la plasticité des génomes mitochondriaux, iii) l'héritabilité mitochondriale et les mécanismes potentiels de ségrégation, ainsi que iv) la diversité mitochondriale intra-isolat in situ. À l'aide de la génomique mitochondriale comparative, en utilisant le séquençage nouvelle génération, on a démontré la présence de variation génétique substantielle inter-isolats et -espèces, engendrées par l'invasion d'éléments mobiles dans les génomes mitochondriaux des CMA, donnant lieu à une évolution moléculaire rapide des régions intergéniques. Cette variation permettait de développer des marqueurs spécifiques à des isolats de la même espèce. Ensuite, à l'aide d'une approche analytique par réseaux de gènes sur des éléments mobiles, on a été en mesure de démontrer des évènements de recombinaisons homologues entre des haplotypes mitochondriaux distincts, menant à des réarrangements génomiques. Cela a permis d'ouvrir les perspectives sur la dynamique mitochondriale et l'hétéroplasmie dans un même isolatsuggère une coexistence de différents haplotypes mitochondriaux dans les populations naturelles et que les cultures monosporales pourraient induirent une sous-estimation de la diversité allélique mitochondriale. Cette apparente contradiction avec l'homogénéité mitochondriale intra-isolat généralement observée, a amené à investiguer étudier les échanges génétiques à l'aide de croisements d'isolats génétiquement distincts. Malgré l'observation de quelques spores filles hétéroplasmiques, l'homoplasmie était le statut par défaut dans toutes les cultures monosporales, avec un biais en faveur de l'un des haplotypes parentaux. Ces résultats suggèrent que la ségrégation opère durant la formation de la spore et/ou le développement de la coloniedu mycélium. De plus, ils supportent la présence d'une machinerie protéique de ségrégation mitochondriale chez les CMAAMF, où l'ensemble des gènes impliqués dans ce mécanisme ont été retrouvé et sont orthologues aux autres champignons. Finalement, on est revenue aux sources avecon a étudié le polymorphisme mitochondrial intra-isolat à l'aide d'une approche conventionnelle de PCR en utilisant une Taq polymérase de haute fidélité, suivie de clonage et de séquençage Sanger, sur deux isolats de R. irregularis. Cela a permis l'observation d'hétéroplasmie in situ, ainsi que la co-expression de variantes de variantes de protéines'ARNm dans une souche in vitro. Les résultats suggèrent que d'autres études basées sur le séquençage nouvelle génération aurait potentiellement ignorée cette variation, offrant ainsi plusieurs nouveaux arguments permettant de considérer les CMA comme des organismes possédant une population de génomes mitochondriaux et nucléaires distincts.

MicroRNA-3148 Modulates Allelic Expression of Toll-Like Receptor 7 Variant Associated with Systemic Lupus Erythematosus

We previously reported that the G allele of rs3853839 at 3′untranslated region (UTR) of Toll-like receptor 7 (TLR7) was associated with elevated transcript expression and increased risk for systemic lupus erythematosus (SLE) in 9,274 Eastern Asians [P = 6.5×10−10, odds ratio (OR) (95%CI) = 1.27 (1.17–1.36)]. Here, we conducted trans-ancestral fine-mapping in 13,339 subjects including European Americans, African Americans, and Amerindian/Hispanics and confirmed rs3853839 as the only variant within the TLR7-TLR8 region exhibiting consistent and independent association with SLE (Pmeta = 7.5×10−11, OR = 1.24 [1.18–1.34]). The risk G allele was associated with significantly increased levels of TLR7 mRNA and protein in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and elevated luciferase activity of reporter gene in transfected cells. TLR7 3′UTR sequence bearing the non-risk C allele of rs3853839 matches a predicted binding site of microRNA-3148 (miR-3148), suggesting that this microRNA may regulate TLR7 expression. Indeed, miR-3148 levels were inversely correlated with TLR7 transcript levels in PBMCs from SLE patients and controls (R2 = 0.255, P = 0.001). Overexpression of miR-3148 in HEK-293 cells led to significant dose-dependent decrease in luciferase activity for construct driven by TLR7 3′UTR segment bearing the C allele (P = 0.0003). Compared with the G-allele construct, the C-allele construct showed greater than two-fold reduction of luciferase activity in the presence of miR-3148. Reduced modulation by miR-3148 conferred slower degradation of the risk G-allele containing TLR7 transcripts, resulting in elevated levels of gene products. These data establish rs3853839 of TLR7 as a shared risk variant of SLE in 22,613 subjects of Asian, EA, AA, and Amerindian/Hispanic ancestries (Pmeta = 2.0×10−19, OR = 1.25 [1.20–1.32]), which confers allelic effect on transcript turnover via differential binding to the epigenetic factor miR-3148.

Relationships between Duck and Grassland Bird Relative Abundance and Species Richness in Southern Saskatchewan

Digital map products that integrate long-term duck population and land-use data are currently being used to guide conservation program delivery on the Canadian Prairies. However, understanding the inter-relationships between ducks and other grassland bird species would greatly enhance program planning and delivery. We hypothesized that ducks, and Northern Pintail (Anas acuta) in particular, may function as an umbrella guild for the overall breeding habitat quality for other grassland bird species. We compared grassland bird species richness and relative abundance among areas of low, moderate, and high predicted waterfowl breeding densities (i.e., duck density strata) in the southern Missouri Coteau, Saskatchewan. We conducted roadside point counts and delineated habitats within a 400 m radius of each point. The duck high-density stratum supported greater avian species richness and abundance than did the duck low-density stratum. Overall, duck and other grassland bird species richness and abundance were moderately correlated, with all r between 0.37 and 0.69 (all P < 0.05). Although the habitat requirements of Northern Pintail may overlap with those of other grassland endemics, priority grassland bird species richness was only moderately correlated with total pintail abundance in both years, and the abundances of pintail and grassland songbirds listed by the Committee on the Status of Endangered Wildlife in Canada were not correlated. No differences in the mean number of priority grassland species were detected among the strata. Adequate critical habitat for several priority species may not be protected if conservation is focused only in areas of moderate to high wetland density because large tracts of contiguous, dry grassland habitat (e.g., pasture) occur infrequently in high-quality duck habitat.