A mechanical model for guided motion of mammalian cells

We introduce a generic, purely mechanical model for environment sensitive motion of mammalian cells that is applicable to chemotaxis, haptotaxis, and durotaxis as modes of motility. It is able to theoretically explain all relevant experimental observations, in particular, the high efficiency of motion, the behavior on inhomogeneous substrates, and the fixation of the lagging pole during motion. Furthermore, our model predicts that efficiency of motion in following a gradient depends on cell geometry (with more elongated cells being more efficient).Comment: 5 pages, 5 figures, 5 pages Supplemental Materia

Breeding for wood quality : the impact of cambial age on the genetics of white spruce wood traits

L'épinette blanche (Picea glauca [Moench] Voss) est l'une des essences les plus importantes pour l'industrie forestière au Canada et son bois est apprécié pour diverses utilisations. De nombreuses études nous permettent de prédire des pertes de la qualité du bois avec l'utilisation accrue d'arbres provenant de plantations et en raison d'une sélection génétique axée uniquement sur la croissance. L'amélioration génétique et la biologie moléculaire pourraient être appliquées pour sélectionner des arbres ayant un ensemble de propriétés plus désirables et ainsi neutraliser la perte de qualité du bois. L'objectif de cette thèse était de déterminer les paramètres génétiques essentiels à cette tâche, notamment, l'héritabilité et les corrélations des principales propriétés du bois chez l'épinette blanche. Dans la présente étude, des carottes de bois ont été récoltées de 375 arbres couvrant 25 familles issues de pollinisation libre et venant d'un test de provenance-descendances répété sur trois sites dans la province de Québec. Avec le système SilviScan des profils de haute résolution ont été obtenus de la moelle à l'écorce pour différentes propriétés du bois liées à la force mécanique (par exemple, la densité du bois et la rigidité) et à l'anatomie des cellules (dont l'épaisseur de la paroi et le diamètre cellulaire). Des analyses statistiques ont indiqué un contrôle génétique modéré à élevé pour les propriétés du bois, surtout dans le bois initial. Les valeurs d'héritabilité étaient généralement plus basses dans les cernes près de la moelle et dans le bois final. Il n'y a que le contrôle génétique de l'angle des microfibrilles (AMF) qui ne variait pas significativement entre les cernes. La plupart des corrélations génétiques et phénotypiques entre différentes propriétés étaient basses près de la moelle mais augmentaient avec l'âge et se stabilisaient au niveau du bois de transition. Les fortes corrélations observées entre le bois juvénile et le bois de transition permettent d'anticiper une sélection précoce efficace à l'âge cambial de 8 à 10. Nos observations indiquent un très bon potentiel pour la sélection précoce de l'AMF autour de l'âge 4 ; mais l'AMF est un critère de sélection peu pratique en raison de son coût élevé. En plus, la sélection directe des propriétés mécaniques serait limitée par un contrôle génétique faible à modéré. Notre étude montre qu'une approche efficace pour maîtriser ce problème est l'amélioration indirecte de la rigidité en effectuant une sélection par indice incluant la densité du bois et la longueur des carottes. Il semble aussi difficile d'améliorer simultanément les propriétés mécaniques du bois et les propriétés anatomiques des fibres liées à la fabrication des pâtes et papiers, en raison des corrélations fortement défavorables. Les résultats de cette thèse contribueront à rendre l'amélioration génétique des propriétés du bois plus accessible et plus efficace. Ils permettront à long terme de mieux valoriser les bois d'épinette blanche issus des plantations futures

Pulsation models of selected Delta Scuti stars

Delta Scuti Sterne sind pulsierende Sterne, die sowohl radiale Schwingungsmoden als auch nicht-radiale Druck- und Schwerkraftmoden aufweisen. Der Hauptaspekt dieser Arbeit ist die Bestimmung der Geometrie der Schwingungsmoden (Modenidentifikation) und eine asteroseismische Analyse der Delta Scuti Sterne 44 Tau und 4 CVn. Der langsam rotierende Stern 44 Tau pulsiert mit 15 unabhängigen Frequenzen. Für die 10 dominanten Moden konnte der Grad der zugehörigen Kugelflächenfunktion ermittelt werden. Zwei radiale Moden und die Interaktion zwischen einer Druck- und Schwerkraftdipolmode schränken die möglichen Pulsationsmodelle stark ein. Ausgehend von den erhaltenen Modenidentifikationen, wurden Modelle in allen drei möglichen Entwicklungsphasen untersucht: der Hauptreihenphase, der darauf folgenden Kontraktionsphase und der Nach-Hauptreihen-Expansionsphase. Ein Pulsationsmodell in der Nach-Hauptreihen-Kontraktionsphase zeigt eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit allen 15 beobachteten Frequenzen. Der Vergleich asteroseismischer Modelle, die mit OPAL und OP Opazitäten berechnet wurden, deutet darauf hin, dass die OP Opazitäten die wahre Opazität bei einer Temperatur von 1.1x10^6 K unterschätzen. Die Auswirkung der unterschiedlichen Modellierung der Mischregion zwischen dem konvektiven Kern und den darüberliegenden radiativen Schichten wurde getestet. Die Übereinstimmung zwischen theoretischen und beobachteten Frequenzen ist für ein Modell, das eine effiziente Elementvermischung innerhalb einer schmalen Schichtdicke annimmt, besser als bei einer ineffizienten Elementvermischung in einer größeren Schicht. Im Stern 4 CVn konnte nur eine Schwingungsmode als radial identifiziert werden. Die Modenidentifikation erlaubt in diesem Fall keine so starken Einschränkungen der asteroseismischen Modelle wie für 44 Tau. Eine allgemeine Modellstudie lässt den Schluss zu, dass es sich bei der radialen Mode um den zweiten Oberton oder, jedoch mit geringerer Wahrscheinlichkeit, um den ersten Oberton handelt. Weiters wird anhand der zwei Delta Scuti Sterne 44 Tau und FG Vir gezeigt, dass mit eindeutiger Modenidentifikation und bekanntem Inklinationswinkel die intrinsischen Amplituden der Pulsationsmoden aus den Beobachtungen abgeschätzt werden können.The Delta Scuti stars are pulsating stars which exhibit radial modes as well as nonradial low-order acoustic and gravity modes. The main scope of this work is the determination of the spherical mode degrees and an asteroseismic analysis of the Delta Scuti stars 44 Tau and 4 CVn. The slowly rotating star 44 Tau pulsates in 15 independent frequencies. For the 10 dominant modes the spherical degree could be determined. Two radial modes and an avoided crossing between two dipole modes put strong constraints on the models. Taking into account the mode identifications, models in all three possible evolutionary stages were examined: the main sequence phase, the overall contraction phase after the TAMS and the post-main sequence expansion phase. A model in the post-main sequence contraction phase was found to provide an excellent fit of all 15 observed frequencies. The comparison of asteroseismic models computed with OPAL and OP opacities indicates that the OP opacities underestimate the true opacity at a temperature of approximately 1.1x10^6 K. The effect of different modeling of the partially mixed region above the convective core on the mixed modes were tested. The fit between theoretical and observed frequencies is better for a model with efficient mixing in a small overshoot layer than inefficient mixing in a more extended overshoot layer. For the star 4 CVn only one mode could be identified as radial. Consequently the mode identifications do not put as strong constraints on the asteroseismic models as for 44 Tau. A general model survey allows to conclude that the radial mode is the second or, less likely, the first overtone. It is shown for the case of the two Delta Scuti stars 44 Tau and FG Vir that with unambiguous mode identifications and a well constrained inclination angle an estimate of the intrinsic mode amplitudes can be derived

The decay b -> s g at NLL in the Standard Model

I present the Standard Model calculation of the decay rate for b -> s g (g denotes a gluon) at next-to-leading logarithms (NLL). In order to get a meaningful physical result, the decay b -> s g g and certain contributions of b -> s \bar{f} f (where f are the light quark flavours u, d and s) have to be included as well. Numerically we get BR^(NLL) = (5.0 +/- 1.0) * 10^{-3} which is more than a factor 2 larger than the leading logarithmic result BR^(LL) = (2.2 +/- 0.8) * 10^{-3}. Further, I consider the impact of this contribution on the charmless hadronic branching ratio BRc, which could be used to extract the CKM-ratio |V_(ub)/V_(cb)| with more accuracy. Finally, I have a short look at BRc in scenarios where the Wilson coefficient C_8 is enhanced by new physics.Comment: 7 pages including 5 postscript figures; uses epsfi

Overlap formulation of Majorana--Weyl fermions

An overlap method for regularizing Majorana--Weyl fermions interacting with gauge fields is presented. A mod(2) index is introduced in relation to the anomalous violation of a discrete global chiral symmetry. Most of the paper is restricted to 2 dimensions but generalizations to 2+8k dimensions should be straightforward.Comment: 8 pages, Plain Te

Genetic architecture of wood properties based on association analysis and co-expression networks in white spruce

Association studies are widely utilized to analyze complex traits but their ability to disclose genetic architectures is often limited by statistical constraints, and functional insights are usually minimal in nonmodel organisms like forest trees. We developed an approach to integrate association mapping results with co-expression networks. We tested single nucleotide polymorphisms (SNPs) in 2652 candidate genes for statistical associations with wood density, stiffness, microfibril angle and ring width in a population of 1694 white spruce trees (Picea glauca). Associations mapping identified 229-292 genes per wood trait using a statistical significance level of P < 0.05 to maximize discovery. Over-representation of genes associated for nearly all traits was found in a xylem preferential co-expression group developed in independent experiments. A xylem co-expression network was reconstructed with 180 wood associated genes and several known MYB and NAC regulators were identified as network hubs. The network revealed a link between the gene PgNAC8, wood stiffness and microfibril angle, as well as considerable within-season variation for both genetic control of wood traits and gene expression. Trait associations were distributed throughout the network suggesting complex interactions and pleiotropic effects. Our findings indicate that integration of association mapping and co-expression networks enhances our understanding of complex wood traits

Multi-trait selection for improved solid wood physical and flexural properties in white spruce

Commercial production of high-quality lumber for Nordic conifers is negatively impacted by long rotation age and adverse negative correlations between growth and wood quality traits. A prospective solution to ensure sufficient fibre quality from future plantations is to identify key wood traits for desired applications and to consider them in tree breeding programs. In this study, we used the widespread and largely reforested white spruce (Picea glauca [Moench] Voss) in Canada to investigate the genetic control of wood flexural properties such as stiffness, i.e. modulus of elasticity (MOE), and strength, i.e. modulus of rupture (MOR). We also looked at their phenotypic and genetic correlations with other wood quality and growth traits to assess the efficiency of indirect methods of selection to improve wood flexural properties in the context of multi-trait selection in tree breeding programs. To achieve this, standardized solid wood samples, growth records and standing tree wood quality traits were collected from 289 trees belonging to 38 white spruce families from a polycross genetic trial established on two different sites in the province of Quebec, Canada. Flexural stiffness and strength, height, diameter at breast height (DBH) and wood density showed moderate to high heritability. Flexural stiffness was also positively correlated at the genetic level with flexural strength, average wood density and acoustic velocity as an indirect measure of dynamic MOE (⁠rG  = 0.99, rG  = 0.78 and rG = 0.78, respectively). When selecting the top 5 per cent of the trees, the expected genetic gains varied from 3.6 per cent for acoustic velocity to 16.5 per cent for MOE. Selection based on wood density and acoustic velocity would result in considerable genetic gains in flexural stiffness. Several multi-trait selection scenarios were tested to investigate the genetic gains obtained from selecting with different combinations of growth and wood quality traits. The results showed that indirect selection for wood flexural properties by means of acoustic velocity and wood density are efficient methods that can be combined in operational white spruce breeding programs to increase simultaneously genetic gains for growth and wood flexural properties