Aspects of leaf anatomy of kudzu (Pueraria lobata, Leguminosae-Faboideae) related to water and energy balance

Kudzu is a cover crop that has escaped cultivation in some subtropical and warm temperate regions. Kudzu has previously demonstrated broad intraspecific physiological plasticity while colonizing new environments. The objective of this paper was to investigate characteristics of kudzu leaflet anatomy that might contribute to its successful growth in climatically distinct environments, and to escape cultivation as well. Fresh and fixed leaflet strips of field-grown plants were analyzed. The lower epidermis of kudzu showed a higher frequency of stomata (147 ± 19 stomata mm-2) than the upper epidermis (26 ± 17 stomata mm-2). The average number of trichomes per square milimeter was 8 for both the upper and the lower epidermis. The average trichome length was 410 ± 200 mum for the upper epidermis and 460 ± 190 mum for the lower epidermis. Cuticle thickness was not considerably different between lower and upper epidermis. The leaflet blade consisted basically of two layers (upper and lower) of unicellular epidermis, two layers of palisade parenchyma and one layer of spongy parenchyma. One layer of paraveinal mesophyll was found between palisade and spongy parenchyma. In conclusion, leaflets of kudzu present anatomical characteristics that might contribute to the broad physiological plasticity shown by kudzu.

Aspects opératoires et péri-opératoires de la stimulation cérébrale profonde [Operative and perioperative aspects of deep brain stimulation].

La stimulation cérébrale profonde (SCP) nécessite l'implantation chirurgicale d'un système comprenant électrodes cérébrales et boîtier(s) de stimulation. Les noyaux cérébraux visés par la méthodologie stéréotaxique d'implantation doivent être visualisés au mieux par une imagerie à haute résolution. La procédure chirurgicale d'implantation des électrodes se fait si possible en anesthésie locale pour faire des mesures électro-physiologiques et tester en peropératoire l'effet de la stimulation, afin d'optimiser la position de l'électrode définitive. Dans un deuxième temps, le ou les générateur(s) d'impulsions sont implantés en anesthésie générale. La SCP pour les mouvements anormaux a une très bonne efficacité et un risque de complications graves faible quoique non nul. Les complications liées au matériel sont les plus fréquentes. Deep brain stimulation (DBS) requires the surgical implantation of a system including brain electrodes and impulsion generator(s). The nuclei targeted by the stereotaxic implantation methodology have to be visualized at best by high resolution imaging. The surgical procedure for implanting the electrodes is performed if possible under local anaesthesia to make electro-physiological measurements and to test intra-operatively the effect of the stimulation, in order to optimize the position of the definitive electrode. In a second step, the impulsion generator(s) are implanted under general anaesthesia. DBS for movement disorders has a very good efficacy and a low albeit non-zero risk of serious complications. Complications related to the material are the most common.

Physiological and biochemical characterization of the assai palm (Euterpe oleracea Mart.) during seed germination and seedling growth under aerobic and anaerobic conditions

Physiological and biochemical aspects of assai palm during seed germination and early seedling growth were investigated. Seeds collected from plants growing in flooded and upland forests were used to determine the influence of normoxic (aerobic) and anoxic (anaerobic) conditions in germination and the initial and average time of development in the roots and shoots. After 75 days, seedlings germinated under normoxia were transferred to trays and submitted to flooding. Seed reserves (lipids, proteins, soluble sugars and starch) were monitored for quiescent and germinated seeds maintained under normoxic and anoxic conditions, as well as after 5, 10 and 20 days of seedling growth. Alcohol dehydrogenase (ADH) activity was quantified in roots and leaves of seedlings without or with flooding (partial and total). Seeds were not able to germinate under anoxia. Different strategies of storage mobilization of lipids, proteins, soluble sugars and starch were observed in seeds of each environment. ADH activity was induced by anoxia, with the highest level observed in the leaves. This study showed that, under normoxic conditions, the best developmental performance of assai palm seeds, from flooded or upland forest areas, during germination was associated with primary metabolites mobilization and seedling flooding tolerance with increased ADH activity. We conclude that the assai palm is well adapted to the anoxic conditions provoked by flooding.

Physiological maturity of eggplant seeds

Determination of seed physiological maturity and ideal moment for harvesting fruits to extract their seeds are important aspects to produce seeds with high quality. To identify the best period for harvesting eggplant fruits, associated with ideal resting period of the fruit for extracting seeds, an eggplant production field was installed in municipality of Ijaci, in the State of Minas Gerais, Southwestern Brazil. The fruits were harvested at periods of 49, 56, 63, 70, and 77 days after pollination (DAP). The seeds of fruits harvested in each period were manually extracted immediately after harvest or after a post-harvest resting period of seven days, under a shed. The physiological quality of seeds was assessed by tests of: germination percentage; germination and emergence speed indexes; and electrical conductivity; which were carried out in the Central Seed Laboratory, Federal University of Lavras. Electrophoretic analyses of isoenzymes: catalase (CAT); esterase (EST); superoxide dismutase (SOD); and peroxidase (PO), were also therein performed. Results of germination and vigor of seeds have showed that the best period for harvesting the fruit is around 70 DAP; and that seeds should be extracted immediately after harvest. Electrophoretic analysis of enzymes has showed immaturity for eggplant seeds, harvested after 49 DAP.

Les habiletés olfactives des aveugles de naissance : organisation anatomo-fonctionnelle et aspects comportementaux

La littérature décrit certains phénomènes de réorganisation physiologique et fonctionnelle dans le cerveau des aveugles de naissance, notamment en ce qui a trait au traitement de l’information tactile et auditive. Cependant, le système olfactif des aveugles n’a reçu que très peu d’attention de la part des chercheurs. Le but de cette étude est donc de comprendre comment les aveugles traitent l’information olfactive au niveau comportemental et d’investiguer les substrats neuronaux impliqués dans ce processus. Puisque, en règle générale, les aveugles utilisent leurs sens résiduels de façon compensatoire et que le système olfactif est extrêmement plastique, des changements au niveau de l’organisation anatomo-fonctionnelle pourraient en résulter. Par le biais de méthodes psychophysiques et d’imagerie cérébrale (Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle-IRMf), nous avons investigué les substrats anatomo-fonctionnels sollicités par des stimuli olfactifs. Nous avons trouvé que les aveugles ont un seuil de détection plus bas que les voyants, mais que leur capacité à discriminer et identifier des odeurs est similaire au groupe contrôle. Ils ont aussi plus conscience de l’environnement olfactif. Les résultats d’imagerie révèlent un signal BOLD plus intense dans le cortex orbitofrontal droit, le thalamus, l’hippocampe droit et le cortex occipital lors de l’exécution d’une tâche de détection d’odeur. Nous concluons que les individus aveugles se fient d’avantage à leur sens de l’odorat que les voyants afin d’évoluer dans leur environnement physique et social. Cette étude démontre pour la première fois que le cortex visuel des aveugles peut être recruté par des stimuli olfactifs, ce qui prouve que cette région assume des fonctions multimodales.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Comparaison des réponses physiologiques lors d’un exercice incrémental maximal sur vélo immergé et sur terrain sec : aspects biomécaniques, cardiopulmonaires et hémodynamiques.

L’exercice en immersion dans l'eau peut générer des réponses hémodynamiques et cardiorespiratoires différentes à celles de l’exercice sur terraine sec. Cependant, aucune étude n’a comparé ces réponses sur vélo aquatique (VA) à celles sur vélo sur terrain sec (VS) à une même puissance mécanique externe (Pext). À cet égard, le premier travail de cette thèse visait, d’abord, à trouver les équivalences de Pext lors du pédalage sur VA en immersion à la poitrine par rapport au VS au laboratoire, en considérant que cela restait non déterminé à ce jour. Une équation de mécanique des fluides fut utilisée pour calculer la force déployée pour le système de pédalage (pales, leviers, pédales) et des jambes à chaque tour de pédale. Ensuite, cette force totale a été multipliée par la vitesse de pédalage pour estimer la Pext sur VA. Ayant trouvé les équivalences de Pext sur VA et VS, nous nous sommes fixés comme objectif dans la deuxième étude de comparer les réponses hémodynamiques et cardiorespiratoires lors d'un exercice maximal progressif sur VS par rapport au VA à une même Pext. Les résultats ont montré que le VO2 (p<0.0001) et la différence artério-veineuse (C(a-v)O2) (p<0.0001) étaient diminués lors de l’exercice sur VA comparativement à celui sur VS. Parmi les variables hémodynamiques, le volume d’éjection systolique (VES) (p˂0.05) et le débit cardiaque (Qc) (p˂0.05) étaient plus élevés sur VA. En plus, on nota une diminution significative de la fréquence cardiaque (FC) (p˂0.05). Étant donné qu’à une même Pext les réponses physiologiques sont différentes sur VA par rapport à celles sur VS, nous avons effectué une troisième étude pour établir la relation entre les différentes expressions de l'intensité relative de l'exercice (% du VO2max,% de la FCmax,% du VO2 de réserve (% de VO2R) et % de la FC réserve (% FCR)). Les résultats ont démontré que la relation % FCR vs % VO2R était la plus corrélée (régression linéaire) et la plus proche de la ligne d’identité. Ces résultats pourraient aider à mieux prescrire et contrôler l’intensité de l'exercice sur VA pour des sujets sains. Finalement, une dernière étude comparant la réactivation parasympathique après un exercice maximal incrémental effectué sur VA et VS en immersion au niveau de la poitrine a montré que la réactivation parasympathique à court terme était plus prédominante sur VA (i,e. t, delta 10 à delta 60 et T30, p<0.05). Cela suggérait, qu’après un exercice maximal sur VA, la réactivation parasympathique à court terme était accélérée par rapport à celle après l'effort maximal sur VS chez de jeunes sujets sains. En conclusion, nous proposons une méthode de calcul de la puissance mécanique externe sur VA en fonction de la cadence de pédalage. Nous avons démontré que pendant l’exercice sur VA les réponses hémodynamiques et cardiorespiratoires sont différentes de celles sur VS à une même Pext et nous proposons des équations pour le calcul du VO2 dans l’eau ainsi qu’une méthode pour la prescription et le contrôle de l’exercice sur VA. Finalement, la réactivation parasympathique à court terme s’est trouvée accélérée après un effort maximal incrémental sur VA comparativement à celle sur VS.

Physiological Effects Of Some Heavy Metals On Perna Viridis (Linnaeus)

No serious attempt has so far been made in India to make use of the ‘Mussel watch’ concept as a useful tool for pollution monitoring of the marine and estuarine environment. The recently conducted 'National seminar on mussel watch’ by the Cochin University of Science and Technology (13-14 Feb, 1986) discussed the technical aspects related to mussel watch programme and the application of sentinel organism concept to the coastal areas of India. It is well known that the biological and physiological characteristics of the organism inhabiting tropical waters such as those prevailing in India, and the ecological as well as the environmental characteristics of temperate areas, where mussel watch programmes are already in existence differ greatly. So it is essential to adopt the techniques and standards developed for temperate species to the situations and conditions in India. In this context it is a prerequisite to collect information on physiology and other biological indices of stress of possible sentinel organisms like P.viridis. In consideration of the above, P. viridis which is a potential sentinel organism, is selected for the present study

Aspects of isolation underpinning mitotic behaviour in lupin protoplasts

This study reports on the influence of critical isolation factors on the subsequent culture of protoplasts of Lupinus albus L. Protoplasts were isolated from in vitro seedling cotyledons of five early maturing accessions in which protoplast yields and division frequencies appeared to be correlated as a high protoplast yield corresponded with a high division frequency. The overall difference among the accessions for mitosis was non- significant, although the highest yield and division frequency were observed in accession LA132, with Alban giving a significantly lower level. Accession Lucrop produced the lowest number of protoplasts, all of which collapsed during culture. Of the enzyme types used for tissue maceration, Pectolyase Y23, was significantly inferior to Macerase in terms of giving way to mitosis. The extent of division in Macerase- isolated protoplast population was 266% higher than that in the Pectolyase Y23- isolated one. The physiological maturity level of the explant, expressed in terms of developmental age, was optimal when 14 - 18- day- old seedling cotyledons were used for protoplast production and culture, rather than more mature ones, despite higher protoplast yields in the latter. On K8p medium, the protoplast division frequency was 129% greater when 18- day- old seedling cotyledons were used, than that with any other treatment. This work on protoplast culture of the potentially important lupin species, which is a pulse rich in dietary protein, oil and fibre, allows a further understanding of the biology, with an aim to advance lupin biotechnology.

Rhamnolipid surfactants: An update on the general aspects of these remarkable biomolecules

Pseudomonas strains are able to biosynthesize rhamnose-containing surfactants also known as rhamnolipids. These surface-active compounds are reviewed with respect to chemical structure, properties, biosynthesis, and physiological role, focusing on their production and the use of low-cost substrates such as wastes from food industries as alternative carbon sources. The use of inexpensive raw materials such as agroindustrial wastes is an attractive strategy to reduce the production costs associated with biosurfactant production and, at same time, contribute to the reduction of environmental impact generated by the discard of residues, and the treatment costs. Carbohydrate-rich substrates generated low rhamnolipid levels, whereas oils and lipid-rich wastes have shown excellent potential as alternative carbon sources.

Morphological aspects of cell reabsorption in laying queens and workers of Apis mellifera (Hymenoptera, Apidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Aspects of gene regulation in the diploid and tetraploid Odontophrynus americanus (Amphibia, Anura, Leptodactylidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influence of the colony cycle on physiological and morphological caste variation in the perennial neotropical swarm-founding social wasp, Protonectarina sylveirae (Hymenoptera, Vespidae, Epiponini)

This paper describes the influence of the colony cycle on caste differences in Protonectarina sylveirae. Despite invariably keeping the main aspects of the conspicuous dimorphism between the castes, it is shown that: 1- queen-worker differences varied according to the progress of the colony cycle, 2- queens in pre-emergence colonies were smaller than those in male-producing ones, 3- workers were larger in pre-emergence than in other colony stages, 4- at particular steps of the colony cycle, non-inseminated ovary-developed queens and workers were detected. The size of the spermatheca differed between inseminated and non-inseminated queens with the highest values appearing in those bearing the most developed kind of ovary development. Differences between inseminated and non-inseminated queens were found in tergites III and IV, ovarian development and amount of fatty tissues. Because tergite size relates to gaster size, this character may be an important stimulus for selection of larger queens in the course of the colony cycle.

Respiratory chemoreceptor function in vertebrates - Comparative and evolutionary aspects

The sensing of blood gas tensions and/or pH is an evolutionarily conserved, homeostatic mechanism, observable in almost all species studied from invertebrates to man. In vertebrates, a shift from the peripheral O2-oriented sensing in fish, to the central CO2/pH sensing in most tetrapods reflects the specific behavioral requirements of these two groups whereby, in teleost fish, a highly O2-oriented control of breathing matches the ever-changing and low oxygen levels in water, whilst the transition to air-breathing increased the importance of acid-base regulation and O2-related drive, although retained, became relatively less important. The South American lungfish and tetrapods are probably sister groups, a conclusion backed up by many similar features of respiratory control. For example, the relative roles of peripheral and central chemoreceptors are present both in the lungfish and in land vertebrates. In both groups, the central CO2/pH receptors dominate the ventilatory response to hypercarbia (60-80), while the peripheral CO2/pH receptors account for 20-30. Some basic components of respiratory control have changed little during evolution. This review presents studies that reflect the current trends in the field of chemoreceptor function, and several laboratories are involved. An exhaustive review on the previous literature, however, is beyond the intended scope of the article. Rather, we present examples of current trends in respiratory function in vertebrates, ranging from fish to humans, and focus on both O2 sensing and CO2 sensing. As well, we consider the impact of chronic levels of hypoxia - a physiological condition in fish and in land vertebrates resident at high elevations or suffering from one of the many cardiorespiratory disease states that predispose an animal to impaired ventilation or cardiac output. This provides a basis for a comparative physiology that is informative about the evolution of respiratory functions in vertebrates and about human disease. Currently, most detail is known for mammals, for which molecular biology and respiratory physiology have combined in the discovery of the mechanisms underlying the responses of respiratory chemoreceptors. Our review includes new data on nonmammalian vertebrates, which stresses that some chemoreceptor sites are of ancient origin.