Dinâmica do rizobioma na interação Pinus spp.- Fusarium circinatum: suscetibilidade do hospedeiro e priming

The rhizobiome (i.e. the rhizosphere microbiome) may play an important role in plant growth and defence against pathogens. Pitch canker, caused by the fungus Fusarium circinatum, infects a wide range of Pine species with different degrees of susceptibility, Pinus radiata is highly sensitive while Pinus pinea is resistant. To date, there are no suitable approaches available to control this threat, being associated with elevated economic losses to the forestry sector. Priming by chemical compounds such as phosphite, a priming agent with antifungal activity, is pointed as environmental-friendly approach to boost plant immune system. However, the relation between microbiome and host behaviour and priming was never studied in this pathosystem. Therefore, the aim of this study is to unveil the dynamics of the rhizobiome in Pinus spp. -F. circinatum interaction. Specific aims are to elucidate rhizobiome dynamics: 1) in a susceptible and in a resistant Pine species in response to F. circinatum inoculation; and 2) after phosphite application (foliarly or irrigation) in of the susceptible species. To attain these aims, two experiments were set up using 8 month-old Pinus seedlings of both species. Plants were artificially stem inoculated with 1x106 spores of the fungus. A non-inoculated control group was set up. The effect of phosphite (3%) was analyzed in P. radiata, testing two application modes (foliarly and irrigation) and included inoculated and noninoculated plants (control). For both experiments, plant symptoms were monitorized over time and sampled after 10 days, then physiological performance was assessed in needle by gasexchange parameters and antioxidant capacity. DNA was purified from the rhizosphere and used to evaluate the rhizobiome structure by 16S rRNA gene PCR-DGGE and massive parallel sequencing. The functional diversity of the community was inferred using the Piphillin software. When the two species were compared, visible symptoms were observed only in P. radiata, in parallel with significant alteration of gas-exchange parameters. Looking at species level, both rhizobiomes were significantly different, with a higher relative abundance of families known for their specific plant growth promoting traits (e.g. Nocardioidaceae, Burkholderiaceae, Xanthomonadaceae) in P. pinea. In P. pinea rhizobiome a higher abundance of genes related to the synthesis of monoterpenes, compounds with antimicrobial activity, was also estimated. However, F. circinatum inoculation had low impact on both species rhizobiome. Yet in P. radiata a higher abundance of Kofleriaceae, a family associated with plant necrotic tissues was evident after inoculation. The use of phosphite resulted in a priming effect resulting in a clear reduction in of symptomatic plants after 10 days, particularly when applied by irrigation (30%) in comparison to foliar application mode (50%). Moreover, a slight alleviation of the negative impacts on gas exchange parameters comparing to non- priming inoculated plants were observed. At rhizobiome level, phosphite significantly affected the abundance of several families, especially when applied through irrigation. This response is probably related to soil pH decrease, selecting bacteria adapted to acidic soils such as Acidimicrobiaceae, while Polyangiaceae abundance may be related to an increase in phosphorus bioavailability. In conclusion, our study compared for the first time the P. radiata and P. pinea rhizobiome, detecting significant differences that may play a role in the differential host susceptibility to F. circinatum infection. Despite the observed priming effect of phosphite, the strong impact on the plants’ rhizobiome may has further implications on plant development, which deserve further investigation.O rizobioma (i.e. o microbioma da rizosfera) tem um papel importante no crescimento da planta e na sua defesa contra agentes patogénicos. O cancro resinoso, causado pelo fungo Fusarium circinatum, afeta várias espécies de pinheiro. Estas têm diferentes graus de suscetibilidade à doença, desde Pinus radiata que é mais suscetível a Pinus pinea que é resistente. Esta doença está associada a elevadas perdas económicas no setor florestal, não tendo ainda sido identificadas estratégias eficazes para o seu controlo. O priming é um método ecológico que permite melhorar as defesas da planta. O fosfito tem sido usado com este fim, apresentando atividade antifúngica. No entanto, a interação do rizobioma, hospedeiro e priming nunca foi estudada neste patossistema. O principal objetivo deste trabalho é elucidar a dinâmica do rizobioma na interação entre Pinus spp. e F. circinatum. Os objetivos específicos são: 1) elucidar a dinâmica do rizobioma numa espécie de pinheiro suscetível e numa espécie resistente em resposta à inoculação de F. circinatum; 2) avaliar o impacto do fosfito e do seu modo de aplicação (foliar e rega) no rizobioma de uma espécie sensível. Para atingir estes objetivos, foram efetuadas duas experiências com plântulas de pinheiro com 8 meses de ambas as espécies (P. radiata e P. pinea). As plantas foram inoculadas artificialmente no caule com 1x106 esporos do fungo. Plantas não inoculadas constituíram o grupo controlo. O efeito do fosfito (3%) foi analisado em P. radiata, testando dois modos de aplicação (foliar e rega), assim como a resposta de plantas inoculadas e não inoculadas. Para ambas as experiências, as plantas foram monitorizadas e amostradas após 10 dias. No momento da amostragem a performance das plantas foi analisada, usando parâmetros fisiológicos, de trocas gasosas e capacidade antioxidante. O ADN foi purificado da rizosfera e foi utilizado para avaliar a estrutura do rizobioma através de PCR-DGGE e sequenciação massiva paralela do gene 16S rRNA. A diversidade funcional foi inferida usando o software Piphillin. Comparando as duas espécies, apenas P. radiata demonstrou sintomas visíveis, assim como alterações significativas de parâmetros relacionados com trocas gasosas. Os rizobiomas das duas espécies revelaram ser significativamente diferentes. No rizobioma de P. pinea verificou-se uma maior abundância relativa de bactérias de famílias com funções específicas de promoção de crescimento em plantas (ex: Nocardioidaceae, Burkholderiaceae, Xanthomonadaceae). Para este rizobioma também foi estimada uma maior abundância de genes relacionados com a produção de monoterpenos, compostos com atividade antimicrobiana. A inoculação com F. circinatum teve um baixo impacto no rizobioma de ambas as espécies. Contudo, em P. radiata verificou-se uma maior abundância de Kofleriaceae após inoculação. Esta família tem sido associada a tecidos necróticos vegetais. A utilização de fosfito resultou numa redução de plantas sintomáticas após 10 dias, sendo esta redução mais evidente quando o fosfito foi aplicado por irrigação (30% de plantas sintomáticas) em comparação com a aplicação foliar (50%). Este efeito verificou-se também nos parâmetros de trocas gasosas, embora pouco acentuado. Em termos do rizobioma, o fosfito alterou significativamente a abundância de diversas famílias, especialmente quando foi aplicado por irrigação. Esta resposta parece estar relacionada com o decréscimo do pH do solo, que seleciona bactérias adaptadas a solos mais ácidos, como Acidimicrobiaceae, ou com o aumento da biodisponibilidade de fósforo que seleciona famílias adaptadas a essa condição como Polyangiaceae. Em suma, este trabalho compara pela primeira vez a composição do rizobioma de P. pinea e P. radiata, tendo sido detetadas diferenças significantes que podem ter um papel importante na suscetibilidade destas espécies à infeção por F. circinatum. Apesar do fosfito ter um efeito de priming, o impacto deste composto no rizobioma pode ter implicações no desenvolvimento da planta, o que deve ser investigado.Apoio financeiro da FCT e do FEDER através do programa COMPETE no âmbito do projeto de investigação “URGENTpine: UnRaveling hostpathoGEn iNteracTions in pine pitch canker disease” (PTDC/AGRFOR/2768/2014; POCI-01-0145-FEDER-016785).Mestrado em Microbiologi

Exploring the Pattern between Education Attendance and Digital Development of Countries

AbstractThere is a clear belief among academics and policy makers about the importance of ICT for sustainable development and welfare. Thus, all across the world, a variety of strategies to promote the digital development have been proposed and implemented by national and international authorities. Simultaneously, academics have been dedicating their efforts to understand what explains the international digital divide. Within the academia, one can find the education of the individuals as one of the most popular reasons for the digital divide across countries. We tasked ourselves with analyzing this last correlation between digital development and educational attendance of countries and, with data pertaining to 105 countries and we conclude that the correlation is significant and surprisingly high, emphasizing the role of educated individuals in ICT adoption at country level

A proposed model for Process Mining Adoption: Using a Mixed-Methods Approach

Driven by digital transformation, Process Mining represents one of the biggest analytical trends in the Software-as-a-Service technology market, providing companies with transparency of their processes in place. As such, there has been little research about what are the factors that influence the decision of companies to adopt Process Mining in their organization. Hence, this study aims on developing a comprehensive research model that sheds light on the most decisive Process Mining adoption drivers among European firms. A Mixed-Method design was applied to ensure a tailored IT adoption model for Process Mining. Based on a qualitative pre-study with expert interviews as well as a thorough literature review about the IT adoption theories of TOE, DOI as well as OIPT we derived the most essential antecedents of Process Mining adoption and proposed to our knowledge the first Process Mining adoption research model on firm-level

Implementation of a cryogenic facility for space debris analysis

This paper has resulted from a continued study of spacecraft material degradation and space debris formation. The design and implementation of a thermal vacuum cycling cryogenic facility for the evaluation of space debris generation at a low Earth orbit (LEO) is presented. The facility used for spacecraft external material evaluation is described, and some of the obtained results are presented. The infrastructure was developed in the framework of a study for the European Space Agency (ESA). The main purpose of the cryogenic facility is to simulate the LEO spacecraft environment, namely thermal cycling and vacuum ultraviolet (VUV) irradiation to simulate the spacecraft material degradation and the generation of space debris. In a previous work, some results under LEO test conditions showed the effectiveness of the cryogenic facility for material evaluation, namely: the degradation of satellite paints with a change in their thermo-optical properties, leading to the emission of cover flakes; the degradation of the pressure-sensitive adhesive (PSA) used to glue Velcro’s to the spacecraft, and to glue multilayer insulation (MLI) to the spacecraft’s. The paint flakes generated are space debris. Hence, in a scenario of space missions where a spacecraft has lost the thermal shielding capability, the failure of PSA tape and the loss of Velcro properties may contribute to the release of the full MLI blanket, contributing to the generation of space debris that presents a growing threat to space missions in the main Earth orbits

Evidence for Eastern and Western European countries

Chipeva, P., Cruz-Jesus, F., Oliveira, T., & Irani, Z. (2018). Digital divide at individual level: Evidence for Eastern and Western European countries. Government Information Quarterly, 35(3), 460-479. DOI: 10.1016/j.giq.2018.06.003The current study explores the digital divide by checking the phenomenon at the individual level. It digs into the individual pattern of adoption and use of a broad set of information and communications technologies (ICT) by introducing a conceptual model combining the extended unified theory of acceptance and use of technology (UTAUT2) and the five-factor model of personality. By doing so it provides insights on factors affecting technology adoption and the role of personality on individual usage behavior. Most of the UTAUT2 hypotheses are supported, with performance expectancy being the strongest predictor. Openness is a significant predictor of behavioral intention, whereas for usage behavior the significant personality predictors are openness, extraversion, and agreeableness. Moreover, as data were collected in Bulgaria and Portugal, a multi-group analysis revealed significant country differences. The effect of performance expectancy, habit, agreeableness, and neuroticism on behavioral intention, as well as the effect of age on usage, are stronger for Bulgaria, whereas the effect of hedonic motivation on behavioral intention and the effect of behavioral intention on usage are stronger for Portugal.authorsversionpublishe

Development of a cryogenic facility for the generation of space debris

Tese de mestrado integrado em Engenharia Física, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2017As observações óticas e de radar a partir do solo, bem como a análise de hardware recuperado, apresentaram uma quantidade considerável de detritos espaciais que parecem resultar da degradação das superfícies externas de satélites e naves espaciais. O hardware recolhido mostrou que quer as MLI, quer as tintas, podem sofrer degradação extrema quando expostas ao ambiente espacial criando um grande número de resíduos. Não existe uma descrição quantitativa do número e da distribuição de tamanhos desses objetos. Os materiais que revestem o exterior dos satélites/naves degradam-se quando, ao longo do tempo, são expostos ao rigoroso ambiente do espaço. As principais ameaças são a radiação de partículas carregadas, a radiação ultravioleta, o oxigénio atómico para órbitas baixas, as temperaturas extremas e os ciclos térmicos, os impactos de micrometeoritos e outros detritos. O impacto relativo destas ameaças individuais depende do tipo de missão a realizar, da sua duração, dos ciclos e eventos solares e da órbita em que a nave será colocada. No entanto, uma vez que tais produtos de degradação originam uma parte notável da população de detritos, é necessária mais informação para os modelos de migração de detritos espaciais, avaliações de risco de impacto e seleção de materiais para mitigar esses efeitos. Para compreender a degradação dos materiais das naves espaciais, podem ser realizados estudos através de exposições espaciais e em laboratórios na Terra. A oportunidade de examinar os materiais que estiveram no espaço são raras - seja através de material recuperado, ou de experiências dedicadas a simular o ambiente espacial. As diferenças entre o ambiente de uma missão e o de uma experiência realizada em Terra necessitam de uma interpretação cuidadosa dos resultados devidos às diferentes sinergias. Estudos em laboratórios no solo permitem examinar os efeitos ambientais individuais ou em conjunto. Alguns testes de laboratório podem ser executados em tempo útil usando níveis de aceleração para alguns efeitos espaciais mas, devido às dificuldades na simulação exata desses efeitos, são necessárias calibrações complexas e uma interpretação cautelosa dos resultados. O trabalho descrito neste documento faz parte de um projeto da ESA, denominado "Space Debris from Spacecraft Degradation Products". O objetivo principal desta atividade é a avaliação da quantidade e da dimensão característica dos objetos resultantes da degradação da superfície da nave. Os resultados servirão como inputs para futuros modelos de população de detritos espaciais e para a seleção de materiais no contexto das medidas de mitigação de detritos em órbita. Durante a órbita, a nave espacial encontra-se no espaço – sendo, o mesmo, conhecido pelo rigor das suas condições ambientais. As temperaturas no lado exposto ao Sol do satélite podem subir até aos 100 ° C; no lado escuro, a temperatura desce abaixo de -100 ° C. Os ciclos térmicos e as condições de vácuo poderão ter um impacto relevante na vida útil da nave espacial, que pode permanecer em órbita entre dois a dez anos. Com o objetivo de medir a quantidade de detritos resultantes desta exposição é necessário um simulador de ambiente espacial. O trabalho apresentado é parte de um sistema capaz de expor, em sinergia, VUV e ciclos térmicos em vácuo. Neste documento, todas as etapas do desenvolvimento do subsistema de ciclos térmicos em vácuo são descritas. Foi dada especial atenção ao isolamento térmico do sistema, uma vez que opera com uma amplitude térmica de 260 ° C e com uma temperatura inferior a -120 ° C. Operar a baixas temperaturas envolve uma análise ainda mais cuidadosa dos materiais de forma a que as perdas de energia sejam mínimas. Foi escolhida uma arquitetura que usa um cryocooler de hélio como bomba de calor, mecanismo que permite o arrefecimento da base, denominado Mechanical Thermal Switch. De modo a avaliar o período de arrefecimento usando esta arquitetura foi realizada uma simulação dinâmica. Para realizar o sistema de controlo necessário de um ciclo térmico, foi desenvolvido um software de controlo baseado em LabView. Além de fornecer ao utilizador uma interface gráfica, reúne informações de vários sensores e executa o ciclo térmico de acordo com essas leituras. Foram obtidos diversos desempenhos do sistema e, no final, foi necessária uma modificação da placa de base com a intenção de diminuir o tempo de arrefecimento para níveis mais aceitáveis. Embora a caracterização térmica do MLI seja abordada neste documento, não se pretende que seja analisado em detalhe, mas como parte das análises térmicas do sistema.Engineers, together with scientists, have developed advanced materials for spacecraft and satellites for a range of applications in space exploration, transportation, global positioning and communication. The materials used on the exterior of a spacecraft are subjected to many environmental threats, that can degrade many materials and components. These threats include vacuum, solar ultraviolet radiation, charged particle radiation, plasma, surface charging and arcing, temperature extremes, thermal cycling, impacts from micrometeoroids and orbital debris. To determine the impacts of a long-term exposure to space conditions, tests can be performed in space or on the ground. Since the synergy of all the elements of the space environment is difficult to duplicate on the ground, ground facilities often do not accurately simulate the combined environmental effects. The work described in this document is part of an ESA project, denominated “Space Debris from Spacecraft Degradation Products”. The main purpose of this activity is the assessment of the amount and characteristics of space debris objects resulting from spacecraft surface degradation. The results will be used as input for future space debris population models and for the selection of materials in the context of debris mitigation measure. The work here described is part of a system capable of expose, in synergy, Vacuum Ultra Violet and thermal cycling under vacuum. In this document, the emphasis is placed on the description of all stages of the thermal and vacuum subsystems as well as the validation and deployment of the entire system

Dispositivos de monitorización de señales biomédicas empleando sistemas empotrados de bajo coste

El propósito de este proyecto es crear un sistema de monitorización de señales biomédicas para personas que se exponen a un alto nivel de estrés y esfuerzo en sus funciones profesionales como los pilotos de aviones de combate y pilotos de Formula 1 entre otros. Estos profesionales precisan de una mucha concentración en sus funciones mientras están sometidos a un gran esfuerzo, además, un nivel alto de estrés podría hacerles cometer un error fatal. Para controlar el estado de estos profesionales, se hará la monitorización de diferentes señales, lo primordial es monitorizar el estado cardiaco, para ello se usa un electrocardiograma (ECG), esta señal es un claro indicador del esfuerzo al que está siendo sometido, además se complementa con una capnografía para medir el nivel de CO2 en aire exhalado, con ello además de complementar el ECG para saber al esfuerzo que se somete, se puede alertar de alguna insuficiencia respiratoria, en conjunto con estos dos se examina la actividad electrodérmica (EDA), con ello podemos observar cambios en los niveles de sudoración inusuales provocados por el sistema nervioso autónomo (SNA) ante una situación de estrés y por último una sonda que mida la temperatura corporal, con ello, se podría detectar altas temperaturas que podrían deberse a un golpe de calor y ello provocar un desvanecimiento poniendo en peligro su vida

how parents and teachers influence high school students’ performance

Nunes, C., Oliveira, T., Castelli, M., & Cruz-Jesus, F. (2023). Determinants of academic achievement: how parents and teachers influence high school students’ performance. Heliyon. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e13335 ---This work was supported by FCT – Fundação para a Ciência e Tecnologia [DSAIPA/DS/0032/2018].This study explores the contribution of various drivers of attainment in secondary education in Portugal. We propose a model explaining the influence of students, teachers, and parents’ traits on high school achievement, measured by the self-reported Math and Portuguese final grades of 220 students. Using PLS-SEM, we show that previous achievement predicts current achievement in both subjects; however, noteworthy differences were found. Portuguese grades are significantly better for students whose parents have post-secondary education and communicate higher expectations about their offspring’s school careers. At the same time, Math achievement is influenced by students’ perception of teachers’ involvement but not by parents’ expectations or education. Previous retention and receiving educational allowance impair Math achievement, but not Portuguese. Results and implications are discussed.proofepub_ahead_of_prin

Investment and innovation as drivers

Lehmann, C., Cruz-Jesus, F., Oliveira, T., & Damásio, B. (2022). Leveraging the circular economy: Investment and innovation as drivers. Journal of Cleaner Production, 360, 1-10. [132146]. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132146The circular economy plays a central role in Europe's new agenda for sustainable economic growth. Using Eurostat and United Nations data from 28 European countries pertaining to the years between 2011 and 2017 we identified two underlying dimensions of the circular economy — environmental degradation and resource efficiency. Then, using dynamic panel models we assessed the impact that investment, human capital, innovation, and previous circularity levels have on each dimension of the circular economy identified, comparing their impacts on both. Our substantive findings demonstrate that innovation and investment significantly reduce environmental degradation, whereas only investment is also significant in promoting resource efficiency. Furthermore, our study suggests that circular economy levels have an inter-annual dependence.publishersversionpublishe

A Quantum Space of Representation

Costa-mendes, R., Cruz-jesus, F., Oliveira, T., & Castelli, M. (2022). Deep Learning in Predicting High School Grades: A Quantum Space of Representation. Emerging Science Journal, 6, 166-187. https://doi.org/10.28991/ESJ-2022-SIED-012. Funding: This study was funded by FCT – Fundação para a Ciência e Tecnologia (DSAIPA/DS/0032/2018)This paper applies deep learning to the prediction of Portuguese high school grades. A deep multilayer perceptron and a multiple linear regression implementation are undertaken. The objective is to demonstrate the adequacy of deep learning as a quantitative explanatory paradigm when compared with the classical econometrics approach. The results encompass point predictions, prediction intervals, variable gradients, and the impact of an increase in the class size on grades. Deep learning’s generalization error is lower in the student grade prediction, and its prediction intervals are more accurate. The deep multilayer perceptron gradient empirical distributions largely align with the regression coefficient estimates, indicating a satisfactory regression fit. Based on gradient discrepancies, a student’s mother being an employer does not seem to be a positive factor. A benign paradigm shift concerning the balance between home and career affairs for both genders should be reinforced. The deep multilayer perceptron broadens the spectrum of possibilities, providing a quantum solution hinged on a universal approximator. In the case of an academic achievement-critical factor such as class size, where the literature is neither unanimous on its importance nor its direction, the multilayer perceptron formed three distinct clusters per the individual gradient signals.publishersversionpublishe