应用SVM预测杜鹃属（Rhododendron L.）在中国的潜在分布中心

杜鹃属(Rhododendron L.)是中国种子植物中最大的属，其现代分布和分化中心是我国西南部的横断山区和东喜马拉雅地区。我国西部、西南部的云南、四川、西藏等地共有杜鹃达450种，仅特有种就有约300种。对杜鹃属分布的深入研究是横断山区生物多样性保护不可缺少的重要部分。 由于物种分布与环境因子之间存在着紧密的联系，利用环境因子作为预测物种分布模型的变量是当前最普遍的建模思路。但是绝大多数物种分布预测模型都遇到了难以解决的“高维小样本”问题――模型在标本数据不足时无法给出合理的预测，或者模型无法处理大量的环境变量。机器学习领域的理论和实践已经证明，基于结构风险最小化原理的支持向量机(Support Vector Machine, SVM)算法非常适合“高维小样本”的分类问题。为了探索其应用在物种分布预测问题上的可能性，本文创新性的实现了基于SVM算法的物种分布预测系统。然后，本文以30个杜鹃属(Rhododendron L.)物种为检验对象，利用其标本数据和11个1km的栅格环境变量图层作为模型变量，预测其在中国的潜在分布区。本文通过全面的模型评估——专家评估，ROC (Receiver Operator Characteristic)曲线和曲线下方面积AUC (Area Under the Curve)——来比较模型的性能。试验结果表明，我们所实现的以SVM为核心的物种分布预测系统无论在计算速度还是预测效果上都远远优于当前广泛使用的GARP (Genetic Algorithm for Rule-Set Prediction)预测系统。 之后，本文进一步探讨了SVM预测系统预测效果与环境变量维数和标本点个数的关系。试验结果表明，对于只有少量标本点的物种SVM的预测结果仍然具有相当的合理性。由此可见， SVM预测系统很好的解决了以前众多模型无法克服的稀有种和标本点稀少的物种的潜在分布区模拟问题。同时本文发现大的环境维数（高维）对于物种潜在分布区的预测有着决定性的作用，因此模型处理高维问题的能力显得至关重要。 最后，我们使用中国所有可获取的杜鹃属标本数据，以及83个1km的栅格环境变量图层，对400种杜鹃属物种的潜在分布区进行预测。根据预测出来的物种潜在分布区，我们得到了中国杜鹃属物种潜在多样性分布格局，特有物种潜在多样性分布格局，濒危杜物种潜在的分布格局，各亚属物种潜在分布格局，以及不同生活型物种潜在多样性分布格局。这些分布区图不仅可以对杜鹃属起源研究提供分析验证的条件，还能为其引种、保护和新种的搜寻提供有利的空间依据。

杜鹃花属(Rhododendron)种间亲缘关系及小枝异速生长分析

杜鹃花属(Rhododendron)植物种间有着丰富的遗传变异，表型变异并不能完全或真实地反映遗传变异，需要利用信息大分子(DNA)的变化来评价其亲缘关系及系统发育。当年生小枝作为一个独立的构件单元，是植物体上最有活力的部分之一，具有重要的生态学意义。本文以杜鹃为材料，首先全面分析了杜鹃花属种间亲缘关系和小枝功能性状间的关系(异速生长)，然后对小枝水平功能属性间的关系进行系统独立比较分析研究，同时验证小枝异速生长关系。 选取23种杜鹃花属植物为材料，利用ISSR分子标记手段对其种间的亲缘关系进行研究和评价，结果发现：1) ISSR位点变异丰富。通过10条ISSR随机引物对供试的混合DNA样品进行分析，共检测到207个标记，其中多态性标记为197个，多态百分率为95.17%，种间表现出丰富的遗传多样性;2) 对ISSR产物进行统计分析的聚类分析结果同传统分类的结果基本一致。说明，ISSR分子标记技术在构建系统发育树方面具有较高的成熟性和可靠性。 本研究还对42种杜鹃花属植物小枝的功能属性进行了异速生长分析，结果发现：1)小枝大小对叶片生物量分配比率的影响不显著，SMA斜率为1.040 (95%的置信区间(CI)=0.998～1.085);但是，小枝越大，叶柄生物量分配比例越高(SMA斜率为1.245，显著大于1.0，呈显著的异速生长关系);2)小枝越小，单叶面积越小(支持Corner法则)，单位质量小枝所支持的叶面积越大，即具有较小枝条和较小叶片的物种可能具有较高的叶面积支持效率。结果有助于更好地理解亲缘关系十分接近的杜鹃花属植物，在不同生境条件下叶片大小的差异，以及在胁迫生境条件下小叶物种更为常见的原因。 此外，本文利用系统独立比较方法结合传统种间比较方法对23种杜鹃植物小枝进行异速生长分析，其中这23种杜鹃是前两方面研究的共有材料。系统独立比较分析分别依据ISSR得出的系统关系和中国植物志提供的系统关系构建两种系统树。结果表明：1)系统独立比较与种间比较分析得出的相关性结果一致;2)两种系统树所得的独立比较分析结果基本一致，相关性均达到极显著水平，即这两种方法作为构建系统树的依据是一致的。

Mancha de la hoja de la azalea (Rhododendron simsii Planch. var.Ambrosiana) producida por Pestalotiopsis guepini (Desm.) Steyaert

p.227-232

Sintomatología comparada de los tizones de la flor de azalea (Rhododendron spp.)

p.81-84

Validation des effets antidiabétiques de Rhododendron groenlandicum, une plante médicinale des Cri de la Baie James, dans le modèle in vitro et in vivo : élucidation des mécanismes d’action et identification des composés actifs

Le diabète est un syndrome métabolique caractérisé par une hyperglycémie chronique due à un défaut de sécrétion de l’insuline, de l’action de l’insuline (sensibilité), ou une combinaison des deux. Plus d'un million de canadiens vivent actuellement avec le diabète. La prévalence de cette maladie est au moins trois fois plus élevée chez les autochtones que dans la population canadienne en général. Notre équipe vise à étudier les effets potentiellement antidiabétiques de certaines plantes médicinales utilisées par les Cris d'Eeyou Istchee (Baie James, Québec) où l’adhérence aux traitements médicamenteux est faible, en partie à cause de la déconnection culturelle de ces derniers. Grâce à une approche ethnobotanique, notre équipe a identifié 17 plantes médicinales utilisées par cette population pour traiter des symptômes du diabète. Parmi ces plantes, l’extrait éthanolique de Rhododendron groenlandicum (Thé du Labrador) a montré un fort potentiel antidiabétique chez plusieurs lignées cellulaires, notamment les adipocytes (3T3-L1). Cette plante induit la différenciation adipocytaire probablement par l’activation du peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPAR γ). Cette stimulation améliore la résistance à l’insuline et constitue un mécanisme privilégié pour une classe de médicaments antidiabétiques, les thiazolidinediones. Le but de la présente étude est de valider l’efficacité et l’innocuité de R. groenlandicum in vivo, dans un modèle animal de résistance à l’insuline, d’élucider les mécanismes par lesquels cet extrait exerce ses effets antidiabétiques et d’identifier les principes actifs responsables de son activité. L'isolation et l'identification des constituants actifs ont été réalisées à l’aide d'une approche de fractionnement guidé par bioessai; en l'occurrence, l'adipogénèse. Cette approche, réalisée dans la lignée adipocytaire 3T3-L1, a pour but de mesurer leur teneur en triglycérides. Des études in vivo ont été réalisées sur le modèle de souris DIO (diet induced obesity). L'extrait éthanolique du R. groenlandicum a été incorporé à la nourriture grasse (35% d’apport calorique lipidique) à trois doses différentes (125, 250 et 500 mg / kg) sur une période de 8 semaines. Des tissus cibles de l’insuline (foie, muscle squelettique et tissus adipeux) ont été récoltés afin de faire des analyses d’immunobuvardage de type western. La quercétine, la catéchine et l’épicatéchine ont été identifiées comme étant les composés actifs responsables de l'effet antidiabétique du R. groenlandicum. Seules la catéchine et l’épicatéchine activent l’adipogénèse uniquement à forte concentration (125-150 M), tandis que la quercétine l’inhibe. L’étude in vivo a montré que le traitement avec R. groenlandicum chez les souris DIO réduit le gain de poids de 6%, diminue l'hyperglycémie de 13% et l’insulinémie plasmatique de 65% et prévient l’apparition des stéatoses hépatiques (diminution de 42% de triglycéride dans le foie) sans être toxique. Les analyses d’immunobuvardage ont montré que R. groenlandicum stimule la voie de l’insuline via la phosphorylation de l’Akt et a augmenté le contenu protéique en Glut 4 dans les muscles des souris traitées. Par contre, dans le foie, le R. groenlandicum passerait par deux voies différentes, soit la voie insulino-dépendante par l’activation de l’AKT, soit la voie insulino-indépendante par la stimulation de l’AMPK. L’amélioration observée des stéatoses hépatiques chez les souris DIO traitées, a été confirmée par une baisse du facteur de transcription, SREBP-1, impliqué dans la lipogénèse de novo, ainsi qu’une diminution de l’inflammation hépatique (diminution de l’activité d’IKK α/β). En conclusion, l’ensemble de ces résultats soutiennent le potentiel thérapeutique de Rhododendron groenlandicum et de ses composants actifs dans le traitement et la prévention du diabète de type 2. Nous avons validé l'innocuité et l'efficacité de cette plante issue de la médecine traditionnelle Cri, qui pourrait être un traitement alternatif du diabète de type 2 dans une population ayant une faible adhérence au traitement pharmacologique existant.

Impact de la récolte sur la survie et la croissance de deux plantes médicinales cries, Sarracenia purpurea et Rhododendron groenlandicum, dans le Nord du Québec

Au cours des dernières décennies, la popularité des plantes médicinales s’est accrue auprès des civilisations occidentales de sorte que la quantité de plantes récoltées, la plupart provenant de populations sauvages, a grandement augmenté. Dans ce contexte, l’objectif principal de mon mémoire est d’évaluer l’impact de la récolte de deux plantes médicinales (Sarracenia purpurea et Rhododendron groenlandicum) utilisées par la Nation Crie du Nord du Québec. Pour y parvenir, des parcelles expérimentales, simulant différentes intensités de récolte (S. purpurea) et différentes méthodes de récolte (R. groenlandicum), ont été mises en place, puis des suivis annuels de la reprise ont été réalisés. Les résultats obtenus suggèrent que les techniques de récolte chez R. groenlandicum devraient exclure les nouvelles pousses, leur exploitation causant une forte mortalité. Par ailleurs, chez S. purpurea, la récolte de 20 % des individus semble peu dommageable, mais critique lorsque plus de 50 % des plants sont récoltés. Un modèle démographique pour S. purpurea a aussi été construit à partir des observations de terrain. Ce modèle a permis de réaliser des projections temporelles en variant les taux de récoltes ainsi que les intervalles entre les récoltes. Les résultats indiquent qu’une récolte de 20 % des individus est acceptable une fois tous les 20 ans. Pour une récolte plus régulière, 5 % tous les trois ans serait soutenable. Mon projet permettra d’assurer une exploitation soutenable de deux plantes médicinales ayant un grand potentiel pour le traitement du diabète de type II.

Water deficits promote flowering in Rhododendron via regulation of pre and post initiation development

Flowering is generally considered to be advanced by water deficits in many woody perennial species. A long-standing paradigm being that as a plant senses severe environmental conditions resources are diverted away from vegetative growth and towards reproduction before death. It is demonstrated that in Rhododendron flowering is promoted under water deficit treatments. However, the promotion of flowering is not achieved via all increase in floral initiation, but through separate developmental responses. If regulated deficit irrigation (RDI) is imposed prior to the time of initiation, fewer vegetative nodes are formed before the apical meristems switch to floral initiation, and chronologically, floral initiation occurs earlier. Both RDI and partial rootzone drying (PRD) treatments stimulate the development of more flowers Oil each inflorescence if the treatments are continued after the plant has undergone floral initiation. However, floral initiation is inhibited by soil water deficits. If the soil water deficit continues beyond the stages of floral development then anthesis call occur prematurely oil the fully formed floral buds without a need for a winter chilling treatment. It is hypothesised that inhibition of floral initiation in plants experiencing severe soil water deficits results from the inhibitory action Of ABA transportation to the apical meristem from stressed roots. It is demonstrated that ABA applications to well-watered Rhododendron inhibit floral initiation. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Is there such a thing as Kalmia x Rhododendron?

Two putative hybrids between Kalmia and Rhododendron, their suspected progenitor species and related taxa were submitted to DNA sequencing of cpDNA trnL-F and nrDNA ITS regions in order to test whether there was DNA sequence evidence both for hybridization per se and for the direction of the cross should one be evident. Comparison of eight DNA sequences from these putative hybrids with Rhododendron and Kalmia species showed clear evidence of origin within Rhododendron. No evidence of Kalmia DNA was detected. These putative intergeneric hybrids appear to be mutants of Rhododendron and not of hybrid origin.

Il genere Rhododendron L.: diversità genetica e fenomeni di ibridazione.

La terra, nel corso della sua storia, ha subito molteplici cambiamenti con la comparsa e scomparsa di numerose specie animali e vegetali. Attualmente, l’estinzioni delle specie, la riduzione degli areali e il depauperamento degli ecosistemi è da ricollegare alle attività dell’uomo. Per tali motivi, in questi ultimi decenni si è iniziato a dare importanza alla conservazione della biodiversità, alla creazione di zone protette e a sviluppare interventi di reintroduzione e rafforzamento di specie rare e a rischio di estinzione. Questo lavoro di tesi si propone di analizzare la variabilità genetica delle popolazioni di Rhododendron ferrugineum L. lungo il suo areale, con particolare attenzione alle aree marginali dell’Appennino, dove la specie rappresenta un caso di pseudo rarità, al fine di valutare lo stato di salute della specie al limite del suo areale e valutare appropriati interventi di conservazione o reintroduzione. Per effettuare le analisi sono stati messi a punto dei marcatori molecolari discontinui, i microsatelliti, che, essendo dei marcatori co-dominati, permettono di valutare differenti parametri legati alla diversità genetica delle popolazioni inclusi i livelli di eterozigotà ed il flusso genico tra popolazioni limitrofe. I campionamenti sono stati effettuati nelle uniche 3 stazioni presenti sugli Appennini. Al fine di confrontare la struttura genetica di queste popolazioni sono state considerate anche popolazioni delle Alpi Marittime, delle Alpi centro-orientali e dei Pirenei. L’analisi della diversità genetica effettuata su questo pool di popolazioni analizzate con 7 marcatori microsatelliti, ha messo in evidenza che le popolazioni relitte dell’Appennino Tosco-Emiliano presentano un ridotto livello di eterozigosità che suggerisce quindi un elevato livello di inbreeding. Si ritiene che ciò sia dovuto alla loro dislocazione sul territorio, che le rende isolate sia tra di loro che dalle popolazioni delle vicine Alpi Marittime. La stima delle relazioni genetiche tra le popolazioni appenniniche e le vicine piante alpine evidenzia come non vi sia scambio genetico tra le popolazioni. Le analisi dei cluster suggeriscono che due delle popolazioni Appenniniche siano più simili alle popolazioni della Alpi Marittime, mentre la terza ha più affinità con le popolazioni delle Alpi centro-orientali. Le popolazioni dei Pirenei risultano essere geneticamente più simili alle popolazioni delle Alpi Marittime, in particolare alle tre popolazioni del versante francese. In questo lavoro abbiamo affrontato anche il problema delle specie ibride. Rhododendron x intermedium Tausch è un ibrido frutto dell’incrocio tra Rhododendron ferrugineum L. e Rhododendron hirsutum L., in grado di incrociarsi sia con altri ibridi, sia con i parentali (fenomeno dell’introgressione). L’origine di questo ibrido risiede nella simpatria delle due specie parentali, che tuttavia, presentano esigenze ecologiche differenti. Ad oggi la presenza di Rhododendron x intermedium è stata accertata in almeno tre stazioni sulle Alpi Italiane, ma la letteratura documenta la sua presenza anche in altre zone dell’Arco Alpino. L’obiettivo di questa ricerca è stato quello di verificare la reale natura ibrida di Rhododendron x intermedium in queste stazioni utilizzando un approccio integrato ossia sia attraverso un’analisi di tipo morfologico sia attraverso un analisi di tipo molecolare. In particolare l’approccio molecolare ha previsto prima un’analisi filogenetica attraverso l’utilizzo di marcatori molecolari filogenetici nucleari e plastidiali (ITS, At103, psbA-trnH e matK) e quindi un’analisi della struttura delle popolazioni della specie ibrida attraverso l’utilizzo di marcatori molecolari microsatelliti. Da un’analisi morfologica, risulta che gli esemplari ibridi possono essere molto differenti tra loro e ciò supporta la formazione di sciami ibridi. Al fine di verificare la natura di questa specie e la struttura delle popolazioni ibride e dei rispettivi parentali, sono state campionate differenti popolazioni in tutta l’area di interesse. I campioni ottenuti sono stati quindi analizzati geneticamente mediante marcatori molecolari del DNA. I risultati ottenuti hanno permesso innanzitutto di confermare l’origine ibrida degli individui di prima generazione della specie Rhododendron x intermedium e quindi di distinguere i parentali dagli ibridi ed evidenziare la struttura genetica delle popolazioni ibride.

Rhododendron javanicum hybridum : eine neue Rhododendron-Gruppe

Emil Liebig

Observations aux amateurs et aux jardiniers-fleu-ristes, sub [sic] quatre genres d'arbustes, l'azalée, le Cletra, le Kalmia et le Rhododendron.

Mode of access: Internet.

Phytophthora in Finnish nurseries

Human-mediated movement of plants and plant products is now generally accepted to be the primary mode of introduction of plant pathogens. Species of the genus Phytophthora are commonly spread in this way and have caused severe epidemics in silviculture, horticulture as well as natural systems all over the world. The aims of the study were to gather information on the occurrence of Phytophthora spp. in Finnish nurseries, to produce information for risk assessments for these Phytophthora spp. by determining their host ranges and tolerance of cold temperatures, and to establish molecular means for their detection. Phytophthora cactorum was found to persist in natural waterbodies and results suggest that irrigation water might be a source of inoculum in nurseries. In addition to P. cactorum, isolates from ornamental nursery Rhododendron yielded three species new to Finland: P. ramorum, P. plurivora and P. pini. The only species with quarantine status, P. ramorum, was most adapted to growth in cold temperatures and able to persist in the nursery in spite of an annual sanitation protocol. Phytophthora plurivora and the closely related P. pini had more hosts among Nordic tree and plant species than P. ramorum and P. cactorum, and also had higher infectivity rates. All four species survived two weeks in -5 °C , and thus soil survival of these Phytophthoras in Finland is likely under current climatic conditions. The most common tree species in Finnish nurseries, Picea abies, was highly susceptible to P. plurivora and P. pini in pathogenicity trials. In a histological examination of P. plurivora in P. abies shoot tissues, fast necrotrophic growth was observed in nearly all tissues. The production of propagules in P. abies shoot tissue was only weakly indicated. In this study, a PCR DGGE technique was developed for simultaneous detection and identification of Phytophthora spp. It reliably detected Phytophthora in plant tissues and could discriminate most test species as well as indicate instances of multiple-species infections. It proved to be a useful detection and identification tool either applied alone or in concert with traditional isolation culture techniques. All of the introduced species of Phytophthora had properties that promote a high risk of establishment and spread in Finland. It is probable that more pathogens of this genus will be introduced and become established in Finland and other Nordic countries unless efficient phytosanitary control becomes standard practice in the international plant trade.