Dynamic ecosystems under anthropogenic stress : how does macrotidal sandy fauna respond to green tides?

Highly dynamic systems, often considered as resilient systems, are characterised by abiotic and biotic processes under continuous and strong changes in space and time. Because of this variability, the detection of overlapping anthropogenic stress is challenging. Coastal areas harbour dynamic ecosystems in the form of open sandy beaches, which cover the vast majority of the world’s ice-free coastline. These ecosystems are currently threatened by increasing human-induced pressure, among which mass-development of opportunistic macroalgae (mainly composed of Chlorophyta, so called green tides), resulting from the eutrophication of coastal waters. The ecological impact of opportunistic macroalgal blooms (green tides, and blooms formed by other opportunistic taxa), has long been evaluated within sheltered and non-tidal ecosystems. Little is known, however, on how more dynamic ecosystems, such as open macrotidal sandy beaches, respond to such stress. This thesis assesses the effects of anthropogenic stress on the structure and the functioning of highly dynamic ecosystems using sandy beaches impacted by green tides as a study case. The thesis is based on four field studies, which analyse natural sandy sediment benthic community dynamics over several temporal (from month to multi-year) and spatial (from local to regional) scales. In this thesis, I report long-lasting responses of sandy beach benthic invertebrate communities to green tides, across thousands of kilometres and over seven years; and highlight more pronounced responses of zoobenthos living in exposed sandy beaches compared to semi-exposed sands. Within exposed sandy sediments, and across a vertical scale (from inshore to nearshore sandy habitats), I also demonstrate that the effects of the presence of algal mats on intertidal benthic invertebrate communities is more pronounced than that on subtidal benthic invertebrate assemblages, but also than on flatfish communities. Focussing on small-scale variations in the most affected faunal group (i.e. benthic invertebrates living at low shore), this thesis reveals a decrease in overall beta-diversity along a eutrophication-gradient manifested in the form of green tides, as well as the increasing importance of biological variables in explaining ecological variability of sandy beach macrobenthic assemblages along the same gradient. To illustrate the processes associated with the structural shifts observed where green tides occurred, I investigated the effects of high biomasses of opportunistic macroalgae (Ulva spp.) on the trophic structure and functioning of sandy beaches. This work reveals a progressive simplification of sandy beach food web structure and a modification of energy pathways over time, through direct and indirect effects of Ulva mats on several trophic levels. Through this thesis I demonstrate that highly dynamic systems respond differently (e.g. shift in δ13C, not in δ15N) and more subtly (e.g. no mass-mortality in benthos was found) to anthropogenic stress compared to what has been previously shown within more sheltered and non-tidal systems. Obtaining these results would not have been possible without the approach used through this work; I thus present a framework coupling field investigations with analytical approaches to describe shifts in highly variable ecosystems under human-induced stress.

Lifespan, body size and oxygen : aerobic metabolism and oxidative stress in cultured fibroblasts /

The allometric scaling relationship observed between metabolic rate (MR) and species body mass can be partially explained by differences in cellular MR (Porter & Brand, 1995). Here, I studied cultured cell lines derived from ten mammalian species to determine whether cells propagated in an identical environment exhibited MR scaling. Oxidative and anaerobic metabolic parameters did not scale significantly with donor body mass in cultured cells, indicating the absence of an intrinsic MR setpoint. The rate of oxygen delivery has been proposed to limit cellular metabolic rates in larger organisms (West et al., 2002). As such cells were cultured under a variety of physiologically relevant oxygen tensions to investigate the effect of oxygen on cellular metabolic rates. Exposure to higher medium oxygen tensions resulted in increased metabolic rates in all cells. Higher MRs have the potential to produce more reactive oxygen species (ROS) which could cause genomic instability and thus reduced lifespan. Longer-lived species are more resistant to oxidative stress (Kapahi et al, 1999), which may be due to greater antioxidant and/or DNA repair capacities. This hypothesis was addressed by culturing primary dermal fibroblasts from eight mammalian species ranging in maximum lifespan from 5 to 120 years. Only the antioxidant manganese superoxide dismutases (MnSOD) positively scaled with species lifespan (p<0.01). Oxidative damage to DNA is primarily repaired by the base excision repair (BER) pathway. BER enzyme activities showed either no correlation or as in the case of polymerase p correlated, negatively with donor species (p<0.01 ). Typically, mammalian cells are cultured in a 20% O2 (atmospheric) environment, which is several-fold higher than cells experience in vivo. Therefore, the secondary aim of this study was to determine the effect of culturing mammalian cells at a more physiological oxygen tension (3%) on BER, and antioxidant, enzyme activities. Consistently, standard culture conditions induce higher antioxidant and DNA ba.se excision repair activities than are present under a more physiological oxygen concentration. Therefore, standard culture conditions are inappropriate for studies of oxidative stress-induced activities and species differences in fibroblast DNA BER repair capacities may represent differences in ability to respond to oxidative stress. An interesting outcome firom this study was that some inherent cellular properties are maintained in culture (i.e. stress responses) while others are not (i.e. MR).

Cytosolic calcium levels and stress induced y-amino butyrate synthesis in asparagus mesophyll cells

Numerous investigations have demonstrated large increases in y-amino butyrate (GABA) levels in response to a variety of stresses such as touch or cold shock (Wallace et ale 1984) Circumstantial evidence indicating a role of Ca2 + in these increases includes elevated Ca2+ levels in response to touch and cold shock (Knight et ale 1991), and the demonstration of a calmodulin binding domain on glutamate decarboxylase (GAD), the enzyme responsible for GABA synthesis (Baum et al 1993) In the present study the possible role of Ca2+ and calmodulin in stimulation of GAD and subsequent GABA accumulation was examined using asparagus mesophyll cells. Images of cells loaded with the Ca2+ indicator Fluo-3 revealed a rapid and transient increase in cytosolic Ca2+ in response to cold shock. GABA levels increased by 106% within 15 min. of cold shock. This increase was inhibited 70% by the calmodulin antagonist W7, and 42% by the Ca2+ channel blocker La3+.. Artificial elevation of intracellular Ca2+ by the Ca2+ionophore A23187 resulted in an 61% increase in GABA levels. Stimulation of GABA synthesis by ABA resulted in an 83% increase in GABA levels which was inhibited 55% by W7. These results support the hypothesis that cold shock stimulates Ca2+ entry into the cytosol of the cells which results in Ca2+/calmodulin mediated activation of GAD and consequent GABA synthesis.

Indices and Implications of Emotional Underarousal for Persons with a History of Head Trauma

We examined the role of altered emotional functioning across the spectrum of injury severity (mild head injury [MHI], moderate/severe traumatic brain injury [TBI]), its implications for social behaviours, and the effect of modifying arousal and its relation to cognitive performance. In the first study (N = 230), students with self-reported MHI endorsed engaging in socially unacceptable and erratic behaviours significantly more often than did those with no MHI. We did not find significant differences between the groups in the measure of emotional intelligence (EI); however, for students who reported a MHI, scores on the EI measure significantly predicted reports of socially unacceptable behaviours such that lower scores predicted poorer social functioning, accounting for approximately 20% of the variance. Also, the experience of postconcussive symptoms was found to be significantly greater for students with MHI relative to their peers. In the second study (N = 85), we further examined emotional underarousal in terms of physiological (i.e., electrodermal activation [EDA]) and self-reported responsivity to emotionally-evocative picture stimuli. Although the valence ratings of the stimuli did not differ between students with and without MHI as we had expected, we found evidence of reduced and/or indiscriminate emotional responding to the stimuli for those with MHI which mimics that observed in other studies for persons with moderate/severe TBI. We also found that emotional underarousal followed a gradient of injury severity despite reporting a pattern of experiencing more life stressors. In the third study (N = 81), we replicated our findings of emotional underarousal for those with head trauma and also uniquely explored neuroendocrine aspects (salivary cortisol; cortisol awakening response [CAR]) and autonomic indices (EDA) of emotional dysregulation in terms of stress responsivity across the spectrum of injury severity (MHI [n = 32], moderate/severe TBI [n = 9], and age and education matched controls [n = 40]). Although the manipulation was effective in modifying arousal state in terms of autonomic and self-reported indices, we did not support our hypothesis that increased arousal would be related to improved performance on cognitive measures for those with prior injury. To our knowledge, this is the only study to examine the CAR with this population. Repeated measure analysis revealed that, upon awakening, students with no reported head trauma illustrated the typical CAR increase 45 minutes after waking, whereas, students who had a history of either mild head trauma or moderate/severe TBI demonstrated a blunted CAR. Thus, across the three studies we have provided evidence of emotional underarousal, its potential implications for social interactions, and also have identified potentially useful indices of dysregulated stress responsivity regardless of injury severity.

Rôle du stress oxydant en période néonatale dans l'hypertension artérielle et la dysfonction vasculaire et métabolique de l'adulte

Thèse réalisée dans le cadre d'une cotutelle entre l'Université de Montréal et l'Université d'Auvergne en France

Vulnérabilité cardiaque au stress au cours du remodelage ventriculaire pathologique : rôle de la mitochondrie et du pore de perméabilité transitionnelle (PTP)

L’objectif central de cette thèse de Doctorat était d’investiguer les dysfonctions mitochondriales qui surviennent précocement au cours de la phase compensée du remodelage ventriculaire pathologique et qui pourraient jouer un rôle causal dans la progression vers l’insuffisance cardiaque. Nos travaux antérieurs, réalisés à l’aide d’un modèle de surcharge volumique chronique induite par une fistule aorto-cavale (ACF) chez le Rat WKHA, ont montré qu’au cours du remodelage ventriculaire, les mitochondries développaient une vulnérabilité à l’ouverture du pore de perméabilité transitionnelle (PTP : un élément clé de la signalisation de la mort cellulaire) [1]. Ceci était observable au stade compensé du remodelage en absence des dysfonctions mitochondriales majeures typiquement observées dans le cœur insuffisant. Ces résultats nous ont amenés à suggérer que la vulnérabilité à l’ouverture du PTP pourrait constituer un mécanisme précoce favorisant la progression de la cardiopathie. Dans l’étude 1 de cette thèse, nous avons tenté de tester cette hypothèse en induisant une ACF chez deux souches de rats affichant de très nettes différences au niveau de la propension à développer l’insuffisance cardiaque : les souches WKHA et Sprague Dawley (SD). Nos études in vitro sur organelles isolées et in situ sur l’organe entier ont permis de confirmer que, dans le cœur ACF, les mitochondries développent une vulnérabilité à l’ouverture du PTP et à l’activation de la voie mitochondriale de la mort cellulaire lorsqu’exposées à des stress pertinents à la pathologie (surcharge calcique, ischémie-reperfusion [I-R]). Cependant, bien que comparativement aux animaux WKHA, les animaux SD démontraient un remodelage ventriculaire plus rapide et prononcé et une progression précoce vers l’insuffisance cardiaque, aucune différence n’était observable entre les deux groupes au niveau des dysfonctions mitochondriales, suggérant quelles ne sont pas à l’origine de la progression plus rapide de la pathologie chez la souche SD, à tout le moins en réponse à la surcharge volumique. Nous avons par la suite déterminé, à l’aide des mêmes approches expérimentales, si cette vulnérabilité mitochondriale était observable dans une cardiopathie d’étiologie différente, plus spécifiquement celle qui est associée à la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD), une maladie génétique causée par une mutation de la protéine dystrophine. Nos études menées (études 2-4) sur de jeunes souris mdx (le modèle murin de la DMD) exemptes de tout signe clinique de cardiopathie n’ont révélé aucune différence au niveau des fonctions mitochondriales de base. Cependant, tout comme dans le modèle d’ACF, les mitochondries dans le cœur de souris mdx étaient significativement plus vulnérables à l’ouverture du PTP lorsque soumises à une I-R (étude 2). Par ailleurs, nous avons démontré que l’administration aiguë de sildénafil aux souris mdx induisait une abolition de l’ouverture du PTP et de ses conséquences signalétiques, une diminution marquée du dommage tissulaire et une meilleure récupération fonctionnelle à la suite de l’I-R (étude 3). Nous avons ensuite testé chez la souris mdx l’administration aiguë de SS31, un peptide anti-oxydant ciblé aux mitochondries, cependant aucun effet protecteur n’a été observé, suggérant que le tamponnement des radicaux libres est d’une utilité limitée si les perturbations de l’homéostasie calcique typiques à cette pathologie ne sont pas traitées simultanément (étude 4). Globalement, les travaux effectués au cours de cette thèse démontrent que la vulnérabilité à l’ouverture du PTP constitue une dysfonction précoce et commune qui survient au cours de remodelages ventriculaires pathologiques d’étiologies différentes. Par ailleurs, ces travaux suggèrent des stratégies d’intervention pharmacologiques ciblant ce processus, dont l’efficacité pour la prévention de l’insuffisance cardiaque demande à être établie.

Genome wide search for genetic determinants of habitual alcohol, tobacco and coffee use, obesity-related traits, response to mental and physical stress and hemodynamic traits

Les habitudes de consommation de substances psychoactives, le stress, l’obésité et les traits cardiovasculaires associés seraient en partie reliés aux mêmes facteurs génétiques. Afin d’explorer cette hypothèse, nous avons effectué, chez 119 familles multi-générationnelles québécoises de la région du Saguenay-Lac-St-Jean, des études d’association et de liaison pangénomiques pour les composantes génétiques : de la consommation usuelle d’alcool, de tabac et de café, de la réponse au stress physique et psychologique, des traits anthropométriques reliés à l’obésité, ainsi que des mesures du rythme cardiaque (RC) et de la pression artérielle (PA). 58000 SNPs et 437 marqueurs microsatellites ont été utilisés et l’annotation fonctionnelle des gènes candidats identifiés a ensuite été réalisée. Nous avons détecté des corrélations phénotypiques significatives entre les substances psychoactives, le stress, l’obésité et les traits hémodynamiques. Par exemple, les consommateurs d’alcool et de tabac ont montré un RC significativement diminué en réponse au stress psychologique. De plus, les consommateurs de tabac avaient des PA plus basses que les non-consommateurs. Aussi, les hypertendus présentaient des RC et PA systoliques accrus en réponse au stress psychologique et un indice de masse corporelle (IMC) élevé, comparativement aux normotendus. D’autre part, l’utilisation de tabac augmenterait les taux corporels d’épinéphrine, et des niveaux élevés d’épinéphrine ont été associés à des IMC diminués. Ainsi, en accord avec les corrélations inter-phénotypiques, nous avons identifié plusieurs gènes associés/liés à la consommation de substances psychoactives, à la réponse au stress physique et psychologique, aux traits reliés à l’obésité et aux traits hémodynamiques incluant CAMK4, CNTN4, DLG2, DAG1, FHIT, GRID2, ITPR2, NOVA1, NRG3 et PRKCE. Ces gènes codent pour des protéines constituant un réseau d’interactions, impliquées dans la plasticité synaptique, et hautement exprimées dans le cerveau et ses tissus associés. De plus, l’analyse des sentiers de signalisation pour les gènes identifiés (P = 0,03) a révélé une induction de mécanismes de Potentialisation à Long Terme. Les variations des traits étudiés seraient en grande partie liées au sexe et au statut d’hypertension. Pour la consommation de tabac, nous avons noté que le degré et le sens des corrélations avec l’obésité, les traits hémodynamiques et le stress sont spécifiques au sexe et à la pression artérielle. Par exemple, si des variations ont été détectées entre les hommes fumeurs et non-fumeurs (anciens et jamais), aucune différence n’a été observée chez les femmes. Nous avons aussi identifié de nombreux traits reliés à l’obésité dont la corrélation avec la consommation de tabac apparaît essentiellement plus liée à des facteurs génétiques qu’au fait de fumer en lui-même. Pour le sexe et l’hypertension, des différences dans l’héritabilité de nombreux traits ont également été observées. En effet, des analyses génétiques sur des sous-groupes spécifiques ont révélé des gènes additionnels partageant des fonctions synaptiques : CAMK4, CNTN5, DNM3, KCNAB1 (spécifique à l’hypertension), CNTN4, DNM3, FHIT, ITPR1 and NRXN3 (spécifique au sexe). Ces gènes codent pour des protéines interagissant avec les protéines de gènes détectés dans l’analyse générale. De plus, pour les gènes des sous-groupes, les résultats des analyses des sentiers de signalisation et des profils d’expression des gènes ont montré des caractéristiques similaires à celles de l’analyse générale. La convergence substantielle entre les déterminants génétiques des substances psychoactives, du stress, de l’obésité et des traits hémodynamiques soutiennent la notion selon laquelle les variations génétiques des voies de plasticité synaptique constitueraient une interface commune avec les différences génétiques liées au sexe et à l’hypertension. Nous pensons, également, que la plasticité synaptique interviendrait dans de nombreux phénotypes complexes influencés par le mode de vie. En définitive, ces résultats indiquent que des approches basées sur des sous-groupes et des réseaux amélioreraient la compréhension de la nature polygénique des phénotypes complexes, et des processus moléculaires communs qui les définissent.

Étude des perceptions du trouble de stress post-traumatique parmi des militaires canadiens et leur conjointe

Cette recherche vise à explorer la satisfaction à l’égard des services reçus par les militaires diagnostiqués d’un trouble de stress post-traumatique (TSPT) et leur conjointe, ainsi qu’à comprendre leurs besoins et le sens donné au TSPT. Nous utilisons l’analyse qualitative exploratoire comme méthode d’analyse de données. Nous découvrons d’une part que les militaires et les conjointes rencontrées souhaitent recevoir des services adaptés à leur situation particulière (cas par cas) et d’autre part, que tous les répondants ont le besoin commun que l’on reconnaisse leurs sacrifices. Pour les militaires, une manière de reconnaitre ces sacrifices serait de respecter leurs souhaits et leurs demandes en ce qui concerne les soins. Une prise en charge complète de l’aspect administratif du rétablissement et de la libération serait également souhaitable lorsqu’indiquée. Nous trouvons également des différences entre les militaires ayant reçu un diagnostic de TSPT il y a plus de 5 ans et ceux qui l’ont reçu récemment. Nous proposons des hypothèses liées à ces différences. Finalement, les lacunes importantes en ce qui concerne les services offerts aux conjointes sont le manque de connaissance de ces dits services par les conjointes, la stigmatisation et la perception négative qu’ont les conjointes à l’égard du principal prestataire de service, les centres de ressources pour les familles des militaires. Cette étude nous permet de faire des recommandations en lien avec les résultats trouvés.

Effet de stress et compagnie, programme web de prévention du stress chronique, sur le stress et la santé psychologique des intervenants

Le stress chronique en milieu de travail est lié à une variété d’effets négatifs tant physiologiques que psychologiques tels l’anxiété, la dépression et l’épuisement professionnel (Taylor et al., 1997). Les professionnels de la santé et les travailleurs sociaux étant les plus touchés (Felton, 1998), les intervenants des centres de réadaptation de jeunes tels le Centre-Jeunesse de Montréal-Institut Universitaire (CJM-IU) sont donc une population particulièrement vulnérable. L’objectif principal de la présente étude était de tester auprès de 70 intervenants du CJM-IU l’effet d’un programme web de gestion de stress chronique auto-administré sur le stress psychologique et physiologique puisque nous le savons, le stress implique la sécrétion d’hormones et l’activation du système nerveux. Nous avions pour hypothèse que cet effet si présent, aura un impact subséquent sur la dépression, l’anxiété et l’épuisement professionnel. Le programme testé, Stress et Compagnie, développé par le Centre d’Études sur le Stress Humain de l’Institut Universitaire en Santé Mentale de Montréal est basé sur des récentes découvertes en psychoneuroendocrinologie. L’évaluation a été faite par un devis expérimental avec groupe expérimental et témoin avec un pré-test et deux post-test dont un directement après le programme et un autre un mois plus tard. Les résultats sans être significatifs tendent à suggérer que le programme permet de réduire le stress chronique psychologique chez un sous groupe d’intervenants, notamment ceux n’ayant pas été exposés à un évènement potentiellement traumatisant lors de la dernière année. Les effets sur le stress physiologique sont plus instables.

Atomic diffusion induced by stress relaxation in InGaAs/GaAs epitaxial layers

The origin of the microscopic inhomogeneities in InxGa1-xAs layers grown on GaAs by molecular beam epitaxy is analyzed through the optical absorption spectra near the band gap. It is seen that, for relaxed thick layers of about 2.8μm, composition inhomogeneities are responsible for the band edge smoothing into the whole compositional range (0.05stress relaxation. In consequence, the strain variations present in the layer are converted into composition variations during growth. This process is energetically favorable as it diminishes elastic energy. An additional support to this hypothesis is given by a clear proportionality between the magnitude of the composition variations and the mean strain

Drought stress differentially affects leaf-mining species

1. The impact of climate change on phytophages is difficult to predict, due in part to variation between species in their responses to factors such as drought stress. Here, the hypothesis that several species within the leaf-mining feeding guild will respond in a consistent way to changes in rainfall patterns is tested, using a manipulative field experiment. 2. Summer drought, enhanced summer rainfall, and control treatments were imposed on a calcareous grassland community, and the responses of five leaf-mining species were assessed. 3. One leaf-mining species was more abundant under enhanced rainfall, one was more abundant under drought, and the other three species showed no consistent response to the rainfall treatments. Higher parasitism levels under drought may partly explain the response of one species (Stephensia brunnichella) to the treatments. 4. These results show that generalisations relating to drought stress impacts cannot be drawn at the feeding guild level for leaf-mining insects.

Ribosome modulation factor protects Escherichia coli during heat stress, but this may not be dependent on ribosome dimerisation

The role of ribosome modulation factor (RMF) in protecting heat-stressed Escherichia coli cells was identified by the observation that cultures of a mutant strain lacking functional RMF (HMY15) were highly heat sensitive in stationary phase compared to those of the parent strain (W3110). No difference in heat sensitivity was observed between these strains in exponential phase, during which RMF is not synthesised. Studies by differential scanning calorimetry demonstrated that the ribosomes of stationary-phase cultures of the mutant strain had lower thermal stability than those of the parent strain in stationary phase, or exponential-phase ribosomes. More rapid breakdown of ribosomes in the mutant strain during heating was confirmed by rRNA analysis and sucrose density gradient centrifugation. Analyses of ribosome composition showed that the 100S dimers dissociated more rapidly during heating than 70S particles. While ribosome dimerisation is a consequence of the conformational changes caused by RMF binding, it may not therefore be essential for RMF-mediated ribosome stabilisation.

Genistein protects prostate cells against hydrogen peroxide-induced DNA damage and induces expression of genes involved in the defence against oxidative stress

Prostate cancer is one of the most frequent cancer types in Western societies and predominately occurs in the elderly male. The strong age-related increase of prostate cancer is associated with a progressive accumulation of oxidative DNA damage which is presumably supported by a decline of the cellular antioxidative defence during ageing. Risk of developing prostate cancer is much lower in many Asian countries where soy food is an integral part of diet. Therefore, isoflavones from soy were suggested to have chemopreventive activities in prostate cells. Here, we have investigated the hypothesis that the soy-isoflavone genistein could protect DNA of LAPC-4 prostate cells from oxidative stress-related damage by enhancing the expression of antioxidative genes and proteins. A 24 h preincubation with genistein (1-30 microM) protected cells from hydrogen peroxide-induced DNA damage, as determined by the comet assay. Analysis of two cDNA macroarrays, each containing 96 genes of biotransformation and stress response, revealed a modulated expression of 3 genes at 1 microM and of 19 genes at 10 microM genistein. Real-time PCR confirmed the induction of three genes encoding products with antioxidant activities, namely glutathione reductase (2.7-fold), microsomal glutathione S-transferase 1 (1.9-fold) and metallothionein 1X (6.3-fold), at 1-30 microM genistein. 17Beta-estradiol, in contrast, decreased the expression of metallothionein 1X at 0.3 microM (2.0-fold), possibly pointing to an estrogen receptor-mediated regulation of this gene. Immunocytochemical staining revealed an induction of metallothionein proteins at 30 microM genistein, while their intracellular localization was unaffected. Metallothioneins were previously found to protect cells from hydrogen peroxide-induced DNA damage. Hence, our findings indicate that genistein protects prostate cells from oxidative stress-related DNA damage presumably by inducing the expression of antioxidative products, such as metallothioneins. Genistein, therefore, might counteract the age-related decline of important antioxidative defence systems which in turn maintain DNA integrity.

Evidence of a universal scaling relationship for leaf CO2 drawdown along an aridity gradient

The leaf carbon isotope ratio (δ13C) of C3 plants is inversely related to the drawdown of CO2 concentration during photosynthesis, which increases towards drier environments. We aimed to discriminate between the hypothesis of universal scaling, which predicts between-species responses of δ13C to aridity similar to within-species responses, and biotic homoeostasis, which predicts offsets in the δ13C of species occupying adjacent ranges. The Northeast China Transect spans 130–900 mm annual precipitation within a narrow latitude and temperature range. Leaves of 171 species were sampled at 33 sites along the transect (18 at ≥ 5 sites) for dry matter, carbon (C) and nitrogen (N) content, specific leaf area (SLA) and δ13C. The δ13C of species generally followed a common relationship with the climatic moisture index (MI). Offsets between adjacent species were not observed. Trees and forbs diverged slightly at high MI. In C3 plants, δ13C predicted N per unit leaf area (Narea) better than MI. The δ13C of C4 plants was invariant with MI. SLA declined and Narea increased towards low MI in both C3 and C4 plants. The data are consistent with optimal stomatal regulation with respect to atmospheric dryness. They provide evidence for universal scaling of CO2 drawdown with aridity in C3 plants.

Evidence for interplay between genes and maternal stress in utero: monoamine oxidase A polymorphism moderates effects of life events during pregnancy on infant negative emotionality at 5 weeks

The low activity variant of the monoamine oxidase A (MAOA) functional promoter polymorphism, MAOA-LPR, in interaction with adverse environments (G × E) is associated with child and adult antisocial behaviour disorders. MAOA is expressed during foetal development so in utero G × E may influence early neurodevelopment. We tested the hypothesis that MAOA G × E during pregnancy predicts infant negative emotionality soon after birth. In an epidemiological longitudinal study starting in pregnancy, using a two stage stratified design, we ascertained MAOA-LPR status (low vs. high activity variants) from the saliva of 209 infants (104 boys and 105 girls), and examined predictions to observed infant negative emotionality at 5 weeks post-partum from life events during pregnancy. In analyses weighted to provide estimates for the general population, and including possible confounders for life events, there was an MAOA status by life events interaction (P = 0.017). There was also an interaction between MAOA status and neighbourhood deprivation (P = 0.028). Both interactions arose from a greater effect of increasing life events on negative emotionality in the MAOA-LPR low activity, compared with MAOA-LPR high activity infants. The study provides the first evidence of moderation by MAOA-LPR of the effect of the social environment in pregnancy on negative emotionality in infancy, an early risk for the development of child and adult antisocial behaviour disorders.