Allelic configuration and polysomic inheritance of highly variable microsatellites in tetraploid gynodioecious Thymus praecox agg

Polyploidy plays a pivotal role in plant evolution. However, polyploids with polysomic inheritance have hitherto been severely underrepresented in plant population genetic studies, mainly due to a lack of appropriate molecular genetic markers. Here we report the establishment and experimental validation of six fully informative microsatellite markers in tetraploid gynodioecious Thymus praecox agg. Sequence data of 150 microsatellite alleles and their flanking regions revealed high variation, which may be characteristic for polyploids with a reticulate evolutionary history. Understanding the patterns of mutation (indels and substitutions) in microsatellite flanking-sequences was a prerequisite for the development of co-dominant markers for fragment analyses. Allelic segregation patterns among progeny arrays from ten test crosses revealed tetrasomic inheritance in T. praecox agg. No evidence of frequent double reduction was detected. Polymerase chain reaction (PCR) based dosage effects allowed for precise assignment of allelic configuration at all six microsatellite loci. The quantification of allele copy numbers in PCR was verified by comparisons of observed and expected gametic allele frequencies and heterozygosities in test crosses. Our study illustrates how PCR based markers can provide reliable estimates of heterozygosity and, thus, powerful tools for breeding system and population genetic analyses in polyploid organism

On Brane Inflation Potentials and Black Hole Attractors

We propose a new potential in brane inflation theory, which is given by the arctangent of the square of the scalar field. Then we perform an explicit computation for inflationary quantities. This potential has many nice features. In the small field approximation, it reproduces the chaotic and MSSM potentials. It allows one, in the large field approximation, to implement the attractor mechanism for bulk black holes where the geometry on the brane is de Sitter. In particular, we show, up to some assumptions, that the Friedman equation can be reinterpreted as a Schwarzschild black hole attractor equation for its mass parameter.Comment: 12 pages. Reference updated and minor changes added. Version to appear in Int. J. Mod. Phys.

Diameter dependence of the optoelectronic properties of single walled carbon nanotubes determined by ellipsometry

International audienceWe report ellipsometric measurement on single walled carbon nanotube (SWCNT) films performed in a large spectral range from 0.07eV to 4.97eV. The complex dielectric functions of SWCNTs are correlated to their diameter distribution extracted from transmission electron microscopy. Here we show that the transition energies between Van Hove singularities are directly related to the strong one dimensional confinement. In the infrared spectral range, the real part of the dielectric function becomes negative. The electronic properties of SWCNTs are extracted from ellipsometry by using a Drude model. The mobility and the mean free path of charge carriers are limited by the high number of SWCNT contacts. In accordance with tight binding simulation, the conductivity and the charge carrier concentration increase with the SWCNT diameter. Finally, we demonstrate that the S-plasmon energy depends on the charge carrier concentration.

Field-Dependent Tilt and Birefringence of Electroclinic Liquid Crystals: Theory and Experiment

An unresolved issue in the theory of liquid crystals is the molecular basis of the electroclinic effect in the smectic-A phase. Recent x-ray scattering experiments suggest that, in a class of siloxane-containing liquid crystals, an electric field changes a state of disordered molecular tilt in random directions into a state of ordered tilt in one direction. To investigate this issue, we measure the optical tilt and birefringence of these liquid crystals as functions of field and temperature, and we develop a theory for the distribution of molecular orientations under a field. Comparison of theory and experiment confirms that these materials have a disordered distribution of molecular tilt directions that is aligned by an electric field, giving a large electroclinic effect. It also shows that the net dipole moment of a correlated volume of molecules, a key parameter in the theory, scales as a power law near the smectic-A--smectic-C transition.Comment: 18 pages, including 9 postscript figures, uses REVTeX 3.0 and epsf.st

Changes in land-use and their impact on erosion rates and overland flow generation in the Maghreb region

Les zones marginales du Maghreb subissent actuellement de rapides changements au niveau des types d'usage des sols. L'augmentation de la pression démographique au cours des dernières décennies a poussé leur population à intensifier leur système traditionnel d'agro-sylvo-pastoralisme et à adopter des pratiques de gestion des sols non traditionnelles (LAOUINA, 1999). Il est possible de distinguer trois grands types de changements d'usage des sols aux causes et aux conséquences se révèlent étroitement liées menant à une augmentation de la dégradation des sols et de l'érosion :1. La mise en culture de sols jusqu'alors considérés comme non arables (lithosols pauvres sur pentes escarpées), à l'origine uniquement consacrés aux activités de pâturage et de sylviculture. Le labour est réalisé généralement dans le sens de la pente ; il est en plus mécanisé, partout où la pente le permet.2. Le surpâturage des zones de maquis. Il résulte d'une part de l'augmentation du nombre de têtes de bétail et, d'autre part, de la réduction de la surface réservée à l'activité de pâturage conséquente à la reconversion de ces terres en zones de culture. (MIKESELL, 1960).3. La plantation d'espèces à croissance rapide telles que les eucalyptus et les pins. L'extension de ce type de plantation se fait aux dépens des plantations de chênes liège et des zones de maquis (NAFAA et al., 2000). Elle a pour origine une tentative d'approvisionnement en bois et en combustible des populations locales.De ces changements d'usage de sol résultent une augmentation de l'érosion du sol et la dégradation des terres, comme décrit par LAOUINA (1990, 1998), LAOUINA et al. (1993), HAMZA (1994), et COELHO et al. (2002), menant pour les cas extrêmes à la formation de ravines et de " badlands ". La dégradation des terres peut souvent être considérée comme le résultat direct de l'abandon des pratiques traditionnelles de gestion durable (LAOUINA et al., 1993).Cet article présente les implications, l'érosion et le ruissellement superficiel des changements d'usage de sol survenus dans les zones marginales de la région du Maghreb. Une hiérarchisation des différents niveaux de pression sur le sol sera également établie pour trois différents usages (pâturage, sylviculture et agriculture).La méthodologie utilisée établit, pour chaque usage du sol, une description de la couverture végétale et de la litière sur des transects de 25 m. Les caractéristiques d'humidité du sol, de ruissellement superficiel et de taux d'érosion ont été déterminées par le biais d'une série d'expériences de simulation de pluie (CERDA et al., 1997). Le simulateur de pluie est constitué d'un diffuseur placé à une hauteur de 2 m capable de produire une intensité de pluie spatialement homogène de 50,5 mm/h sur une surface au sol de 1 m2. Une structure métallique circulaire délimitant une surface expérimentale de 0,24 m2 est insérée dans le sol. À l'intérieur de cette surface, une sonde de mesure de l'humidité du sol " Theta probe " est installée jusqu'à une profondeur de 6 cm. Les mesures de ruissellement superficiel et d'humidité du sol sont effectuées toutes les minutes. Cinq échantillons d'eau de ruissellement superficiel sont recueillis pour permettre la détermination de l'évolution de la charge en sédiment. Chaque simulation a une durée totale de 60 minutes.Après chaque simulation, un échantillon de sol est prélevé afin de déterminer au laboratoire, par un granulomètre " Coulter LS Particle Size Analyser ", la texture du sol de la fraction inférieure à 2 mm. La teneur en matière organique est déterminée par calcination à 550 ºC durant 120 mn. La détermination de la résistance du sol à la pénétration et à la torsion est réalisée par 20 tests effectués autour de la parcelle à l'aide d'un pénétromètre et d'un " torvane ". L'analyse du couvert végétal indique que les peuplements d'espèces exotiques présentent des sous-strates végétales significativement plus faibles que les peuplements de chêne liège. Ceci s'explique par le labour précédant la plantation et la production de litière plus faible des peuplements d'eucalyptus en zone semi-aride.Les zones de pâturage présentent un large éventail de couverture végétale variant de 0 à 80 %. Les résultats relatifs aux " badlands " ont été obtenus dans une zone de pâturage incluant à la fois des zones de prairie avec une couverture atteignant 80 % et des zones ravinées sans aucune végétation. On observe une diminution de la couverture herbacée avec l'augmentation de la pression de pâturage.Au niveau des caractéristiques de résistance à la pénétration du sol, excepté pour les sites ayant subi un labour profond et les jachères qui présentent des valeurs plus faibles, tous les usages de sol présentent des valeurs supérieures à 2 kg?c m-3. Les " badlands " atteignent de manière homogène les valeurs les plus élevées. Les caractéristiques de résistance à la torsion du sol des peuplements forestiers, aux taux de matière organique élevés, présentent des valeurs inférieures à 0,25 kg?c m-2 en moyenne. Les surfaces labourées dont la structure du sol a été détruite atteignent les valeurs les plus faibles. Les zones de pâturage intensif sous couvert de chêne liège révèlent des valeurs de résistance à la torsion élévées. Les valeurs mesurées pour les " badlands " sont élevées mais très hétérogènes. Ce qui implique que pour certaines zones de " badlands " une grande fiabilité du sol en dépit d'un degré de compaction élevé.Concernant le ruissellement superficiel, les peuplements de chêne liège présentent des valeurs faibles, inférieures à 20%. L'augmentation de la pression de pâturage entraîne un accroissement significatif du ruissellement qui dépasse 50 % de la pluie incidente pour certains " badlands ". Les plantations d'eucalyptus présentent des taux de ruissellement supérieurs aux peuplements de chênes liège. La pratique du labour augmente la quantité de ruissellement, cependant le labour suivant les courbes de niveau semble une technique conservatrice contrairement au labour dans le sens de la pente.Les taux d'érosion les plus faibles ont mis en évidence pour les peuplements de chêne liège. La garrigue et les " badlands " présentent des taux d'érosion à peine plus élevés malgré des ruissellements importants. Les zones de pâturage intensif sous couvert de chêne liège montrent une érosion très importante. Dans les plantations d'eucalyptus, les quantités de sédiments produites sont réduites de moitié par rapport à la production de sédiments dans les zones de surpâturage. Ce sont les zones labourées qui présentent les taux d'érosion les plus élevés. En effet, cette pratique élimine le couvert végétal et la litière et détruit la structure et la cohérence des sols. La pratique du labour dans le sens de la pente sur des versants très pentus.En conclusion, pour chaque type d'usage du sol étudié, un indice de risque d'érosion des sols a été attribué. Les plantations d'eucalyptus ont été classées comme l'usage de sol ayant les conséquences négatives les plus faibles en matière de conservation des sols et de l'eau. Par ailleurs elles permettent de réduire la surexploitation des peuplements de chênes liège. Ces plantations représentent donc une alternative tout à fait acceptable.Les zones labourées présentent les taux d'érosion des sols les plus élevés. Cependant, le sol étant travaillé régulièrement, elles ne présentent pas les structures classiques des sols dégradés par l'érosion tels que les ravines ou les " badlands ". Cependant, l'érosion est évidente et pourrait se traduire par une baisse de fertilité des sols. Pour résoudre ce problème, le recours à des associations d'agriculteurs ou au remembrement foncier permettant l'emploi de techniques plus conservatrices serait nécessaire.Le surpâturage est souvent associé à des formes très marquées d'érosion. Malgré la très bonne cohérence des sols, les capacités d'infiltration réduites qui augmentent le ruissellement superficiel, et entraînant la formation de ravines et de " badlands ". Une solution à ce problème serait d'augmenter la surface de pâturage, soit par l'élargissement des surfaces de végétation naturelle, soit par le maintien d'une surface agricole en jachère plus importante, permettant au sol de se régénérer et d'alimenter le bétail.The ongoing intensification of grazing as well as the replacement of traditional land management systems in the Maghreb has brought to the forefront the fundamental role of land-use in determining soil erosion hazard. This paper reports on erosion rates and soil hydrological characteristics of a variety of land uses in Morocco and Tunisia. The results were obtained through rainfall simulation experiments carried out in the field using a portable simulator, following the design of CERDÀ et al. (1997).Traditional land management systems - typically involving a combination of agriculture, animal husbandry and forestry - produced the least amounts of overland flow and the lowest soil erosion rates. Over-exploitation of these systems apparently has only minor hydrological and erosional impacts. Heavily grazed, degraded "maquis" shrublands, on the other hand, produced considerable amounts of overland flow. At the plot scale of the rainfall simulation experiments (0.24 m2), the corresponding sediment loads are rather insignificant. Nevertheless, slopes where "maquis" shrublands (which generally have very compacted soils) occur upslope from more erodible soils may present a major erosion hazard

Recombinant anticoccidial vaccines - a cup half full?

Eimeria species parasites can cause the disease coccidiosis, most notably in chickens. The occurrence of coccidiosis is currently controlled through a combination of good husbandry, chemoprophylaxis and/or live parasite vaccination; however, scalable, cost-effective subunit or recombinant vaccines are required. Many antigens have been proposed for use in novel anticoccidial vaccines, supported by the capacity to reduce disease severity or parasite replication, increase body weight gain in the face of challenge or improve feed conversion under experimental conditions, but none has reached commercial development. Nonetheless, the protection against challenge induced by some antigens has been within the lower range described for the ionophores against susceptible isolates or current live vaccines prior to oocyst recycling. With such levels of efficacy it may be that combinations of anticoccidial antigens already described are sufficient for development as novel multi-valent vaccines, pending identification of optimal delivery systems. Selection of the best antigens to be included in such vaccines can be informed by knowledge defining the natural occurrence of specific antigenic diversity, with relevance to the risk of immediate vaccine breakthrough, and the rate at which parasite genomes can evolve new diversity. For Eimeria, such data are now becoming available for antigens such as apical membrane antigen 1 (AMA1) and immune mapped protein 1 (IMP1) and more are anticipated as high-capacity, high-throughput sequencing technologies become increasingly accessible

Fabrication of endothelial cell-laden carrageenan microfibers for microvascularized bone tissue engineering applications

ecent achievements in the area of tissue engineering (TE) have enabled the development of three-dimensional (3D) cell-laden hydrogels as in vitro platforms that closely mimic the 3D scenario found in native tissues. These platforms are extensively used to evaluate cellular behavior, cell-cell interactions, and tissue-like formation in highly defined settings. In this study, we propose a scalable and flexible 3D system based on microsized hydrogel fibers that might be used as building blocks for the establishment of 3D hydrogel constructs for vascularized bone TE applications. For this purpose, chitosan (CHT) coated κ-carrageenan (κ-CA) microfibers were developed using a two-step procedure involving ionotropic gelation (for the fiber formation) of κ-CA and its polyelectrolyte complexation with CHT (for the enhancement of fiber stability). The performance of the obtained fibers was assessed regarding their swelling and stability profiles, as well as their ability to carry and, subsequently, promote the outward release of microvascular-like endothelial cells (ECs), without compromising their viability and phenotype. Finally, the possibility of assembling and integrating these cell-laden fibers within a 3D hydrogel matrix containing osteoblast-like cells was evaluated. Overall, the obtained results demonstrate the suitability of the microsized κ-CA fibers to carry and deliver phenotypically apt microvascular-like ECs. Furthermore, it is shown that it is possible to assemble these cell-laden microsized fibers into 3D heterotypic hydrogels constructs. This in vitro 3D platform provides a versatile approach to investigate the interactions between multiple cell types in controlled settings, which may open up novel 3D in vitro culture techniques to better mimic the complexity of tissues.Authors thank the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) for the personal grants SFRH/BD/42968/2008 through the MIT-Portugal Program (SMM) and SFRH/BD/64070/2009 (EGP). The research leading to these results has received funding from the European Union's Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement no REGPOT-CT2012-316331-POLARIS and MIT/ECE/0047/2009 project

Drivers of population structure of the bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) in the Eastern Mediterranean Sea

The drivers of population differentiation in oceanic high dispersal organisms, have been crucial for research in evolutionary biology. Adaptation to different environments is commonly invoked as a driver of differentiation in the oceans, in alternative to geographic isolation. In this study, we investigate the population structure and phylogeography of the bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) in the Mediterranean Sea, using microsatellite loci and the entire mtDNA control region. By further comparing the Mediterranean populations with the well described Atlantic populations, we addressed the following hypotheses: (1) bottlenose dolphins show population structure within the environmentally complex Eastern Mediterranean Sea; (2) population structure was gained locally or otherwise results from chance distribution of preexisting genetic structure; (3) strong demographic variations within the Mediterranean basin have affected genetic variation sufficiently to bias detected patterns of population structure. Our results suggest that bottlenose dolphin exhibits population structures that correspond well to the main Mediterranean oceanographic basins. Furthermore, we found evidence for fine scale population division within the Adriatic and the Levantine seas. We further describe for the first time, a distinction between populations inhabiting pelagic and coastal regions within the Mediterranean. Phylogeographic analysis suggests that current genetic structure, results mostly from stochastic distribution of Atlantic genetic variation, during a recent postglacial expansion. Comparison with Atlantic mtDNA haplotypes, further suggest the existence of a metapopulation across North Atlantic/Mediterranean, with pelagic regions acting as source for coastal environments