Shoot differentiation from protocorm callus cultures of Vanilla planifolia (Orchidaceae): proteomic and metabolic responses at early stage

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p><it>Vanilla planifolia </it>is an important Orchid commercially cultivated for the production of natural vanilla flavour. Vanilla plants are conventionally propagated by stem cuttings and thus causing injury to the mother plants. Regeneration and <it>in vitro </it>mass multiplication are proposed as an alternative to minimize damage to mother plants. Because mass production of <it>V. planifolia </it>through indirect shoot differentiation from callus culture is rare and may be a successful use of in <it>vitro </it>techniques for producing somaclonal variants, we have established a novel protocol for the regeneration of vanilla plants and investigated the initial biochemical and molecular mechanisms that trigger shoot organogenesis from embryogenic/organogenic callus.</p> <p>Results</p> <p>For embryogenic callus induction, seeds obtained from 7-month-old green pods of <it>V. planifolia </it>were inoculated on MS basal medium (BM) containing TDZ (0.5 mg l^-1). Germination of unorganized mass callus such as protocorm -like structure (PLS) arising from each seed has been observed. The primary embryogenic calli have been formed after transferring on BM containing IAA (0.5 mg l^-1) and TDZ (0.5 mg l^-1). These calli were maintained by subculturing on BM containing IAA (0.5 mg l^-1) and TDZ (0.3 mg l^-1) during 6 months and formed embryogenic/organogenic calli. Histological analysis showed that shoot organogenesis was induced between 15 and 20 days after embryogenic/organogenic calli were transferred onto MS basal medium with NAA (0.5 mg l^-1). By associating proteomics and metabolomics analyses, the biochemical and molecular markers responsible for shoot induction have been studied in 15-day-old calli at the stage where no differentiating part was visible on organogenic calli. Two-dimensional electrophoresis followed by matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight-tandem mass spectrometry (MALDI-TOF-TOF-MS) analysis revealed that 15 protein spots are significantly expressed (<it>P </it>< 0.05) at earlier stages of shoot differentiation. The majority of these proteins are involved in amino acid-protein metabolism and photosynthetic activity. In accordance with proteomic analysis, metabolic profiling using 1D and 2D NMR techniques showed the importance of numerous compounds related with sugar mobilization and nitrogen metabolism. NMR analysis techniques also allowed the identification of some secondary metabolites such as phenolic compounds whose accumulation was enhanced during shoot differentiation.</p> <p>Conclusion</p> <p>The subculture of embryogenic/organogenic calli onto shoot differentiation medium triggers the stimulation of cell metabolism principally at three levels namely (i) initiation of photosynthesis, glycolysis and phenolic compounds synthesis; (ii) amino acid - protein synthesis, and protein stabilization; (iii) sugar degradation. These biochemical mechanisms associated with the initiation of shoot formation during protocorm - like body (PLB) organogenesis could be coordinated by the removal of TDZ in callus maintenance medium. These results might contribute to elucidate the complex mechanism that leads to vanilla callus differentiation and subsequent shoot formation into PLB organogenesis. Moreover, our results highlight an early intermediate metabolic event in vanillin biosynthetic pathway with respect to secondary metabolism. Indeed, for the first time in vanilla tissue culture, phenolic compounds such as glucoside A and glucoside B were identified. The degradation of these compounds in specialized tissue (i.e. young green beans) probably contributes to the biosynthesis of glucovanillin, the parent compound of vanillin.</p

Methodological Quality of Surgical Mortality Studies Using Large Hospital Databases: A Systematic Review

International audienc

Inducible degradation of the Drosophila Mediator subunit Med19 reveals its role in regulating developmental but not constitutively-expressed genes

The multi-subunit Mediator complex plays a critical role in gene expression by bridging enhancer-bound transcription factors and the RNA polymerase II machinery. Although experimental case studies suggest differential roles of Mediator subunits, a comprehensive view of the specific set of genes regulated by individual subunits in a developing tissue is still missing. Here we address this fundamental question by focusing on the Med19 subunit and using the Drosophila wing imaginal disc as a developmental model. By coupling auxin-inducible degradation of endogenous Med19 in vivo with RNA-seq, we got access to the early consequences of Med19 elimination on gene expression. Differential gene expression analysis reveals that Med19 is not globally required for mRNA transcription but specifically regulates positively or negatively less than a quarter of the expressed genes. By crossing our transcriptomic data with those of Drosophila gene expression profile database, we found that Med19-dependent genes are highly enriched with spatially-regulated genes while the expression of most constitutively expressed genes is not affected upon Med19 loss. Whereas globally downregulation does not exceed upregulation, we identified a functional class of genes encoding spatially-regulated transcription factors, and more generally developmental regulators, responding unidirectionally to Med19 loss with an expression collapse. Moreover, we show in vivo that the Notch-responsive wingless and the E(spl)-C genes require Med19 for their expression. Combined with experimental evidences suggesting that Med19 could function as a direct transcriptional effector of Notch signaling, our data support a model in which Med19 plays a critical role in the transcriptional activation of developmental genes in response to cell signaling pathways

Associer semis directs et lutte contre les invasions pour diversifier la régénération de la forêt tropicale humide à La Réunion: Bilan scientifique du projet ECOFORRUN

Introduction. La disparition des vertébrés frugivores indigènes et les invasions biologiques ont des conséquences délétères sur le fonctionnement des forêts indigènes insulaires, notamment dans les Mascareignes. Face à ce constat, des expérimentations de terrain associant semis directs et lutte contre les invasions ont montré de bons résultats pour restaurer le recrutement de quelques espèces ligneuses, parfois dans des végétations envahies. Le projet ECOFORRUN a pour but de poursuivre ces travaux en semant 36 espèces indigènes dans un large dispositif expérimental, premier en son genre dans l’archipel ; il teste l’influence de 5 facteurs sur notre capacité à diversifier la régénération de la forêt tropicale humide : (i) le site, (ii) l’ouverture du milieu (‘ouvert’, ‘intermédiaire’, ‘sous-bois’), (iii) la gestion des plantes invasives (‘coupe initiale’, ‘arrachage initial’, ‘arrachage initial + contrôle de la repousse’), (iv) la dératisation et (v) les types de semis directs (4 groupes de taille de graine et 2 niveaux de richesse). Ce dispositif expérimental permet ainsi d’intégrer des espèces avec une disponibilité en graines plus faible et une dizaine d’espèces menacées qui sont majoritairement des grands arbres de la canopée.Méthodes. L’expérimentation est localisée dans les corridors forestiers de Saint-Philippe vers 300 m d’altitude à deux sites (Béloni, Le Tremblet). Les collectes de fruits sont réalisées dans le secteur, principalement entre novembre et janvier 2022 ; les graines sont préparées peu avant les semis directs (pulpe enlevée, dormance éventuellement levée). Après la caractérisation de l’état initial des communautés de plantes, la lutte contre les plantes invasives sur 2000 m² mobilise des chantiers participatifs entre novembre et mi-décembre 2021 ; le dispositif de suivi, constitué de 288 placettes de 2,5 m², est ensuite installé et des prélèvements de sol réalisés. La dératisation de la moitié du dispositif commence à la mi-novembre 2021 (i.e. un mois avant le début des semis directs) et s’achève en février 2022 (i.e. un mois après la fin des semis). Après l’installation initiale, la repousse des plantes invasives est contrôlée dans 1/3 du dispositif en septembre 2022 et en mars 2023 ; parallèlement, 2 principaux suivis sont réalisés et consistent pour chaque espèce à (i) compter les plantules indigènes des régénérations assistée et spontanée, (ii) estimer le recouvrement des plantes invasives et (iii) mesurer la hauteur maximale. Les analyses sont divisées en 3 grandes parties estimant l’impact des facteurs testés sur (1) la diversité spécifique des placettes, (2) la performance des espèces ligneuses indigènes (semées ou spontanées) et (3) la repousse des plantes invasives (pour la coupe initiale et l’arrachage initial uniquement).Résultats. (1) Les semis directs accroissent la diversité spécifique d’autant plus que la taille de graine des assemblages semés est élevée : en sous-bois et en milieu intermédiaire, la diversité de la régénération est très élevée et élevée dans les placettes de semis à grosses (‘GG’) et moyennes (‘MG’) graines, respectivement ; à l’inverse, les placettes de semis à petites graines (‘PG’) peuvent quasiment être considérées comme des témoins de la régénération spontanée tant les semis ont mal fonctionné, et ce, quelle que soit l’ouverture du milieu. En milieu ouvert, les semis directs ‘GG’ et ‘MG’ montrent des résultats étonnamment bons au Tremblet (malgré des indicateurs de sols peu favorables) tandis qu’à Béloni, les résultats sont très mitigés probablement en raison de conditions abiotiques beaucoup plus difficiles (petite saison sèche !). La gestion des plantes invasives a un impact un peu moindre sur la diversité, c’est surtout en milieu ouvert que la coupe initiale a un fort effet négatif ; l’arrachage-contrôle a un effet positif faible par rapport à l’arrachage initial. Enfin, la dératisation ne montre pas d’impact notable.(2) Quinze mois après les semis, les taux de levée des 36 plantes indigènes sont d’autant plus élevés que la masse de graine est importante ; les espèces menacées montrent des taux particulièrement encourageants. Parmi les 46 espèces indigènes qui régénèrent spontanément, ce sont les plantes ‘MG’ qui lèvent le mieux ; on note de rares exceptions chez les plantes ‘GG’ au pied de semenciers en sous-bois et chez les plantes ‘PG’, l’explosion de Dodonaea v. en milieu ouvert à Béloni. En effet, les plantes ‘PG’ lèvent très peu dans l’ensemble quelles que soient l’ouverture du milieu et la gestion des plantes invasives. Pour les 42 espèces indigènes analysées, la hauteur maximale des plantules est là encore d’autant plus grande que la taille de graine est élevée ; trois espèces semées ‘GG’ et menacées sont par exemple dans le quatuor de tête. Comme attendu, la plupart des plantes ‘GG’ et ‘MG’ croissent plus vite en sous-bois et en milieu intermédiaire qu’en milieu ouvert. En milieu ouvert, plusieurs espèces ‘GG’ et ‘MG’ a priori pionnières croissent plus vite comme attendu, mais diverses espèces a priori dryades y sont également capables de bonnes performances dans la modalité arrachage-contrôle. L’arrachage-contrôle a dans l’ensemble un effet positif plus fort sur la hauteur maximale des plantules que sur les autres réponses testées ci-dessus. Dans les placettes envahies, de multiples plantules indigènes sont néanmoins capables de se maintenir voire de croître doucement, ce qui souligne le besoin de poursuivre les suivis dans les années à venir.(3) La reprise des plantes invasives est comme attendu fortement modulée par l’ouverture du milieu : en milieu ouvert, leur reprise est forte aux deux sites, tandis qu’en milieu intermédiaire, elle n’est forte qu’au Tremblet où la canopée indigène est plus ouverte qu’à Béloni. Aux deux sites, on note des changements compositionnels de plantes exotiques difficilement prédictibles avant l’arrachage initial, avec des niveaux de virulence extrêmement variables selon les espèces. Synthèse. Les semis directs de plantes ligneuses ‘GG’ et ‘MG’ avec une forte limitation de la dispersion permettent une remarquable diversification des communautés de plantules en forêt tropicale humide, avec une contribution considérable de multiples espèces menacées. Nos résultats montrent que les rats sont une menace mineure pour la régénération aux sites d’études, mais les autres facteurs testés agissent souvent en interaction, ce qui complique les préconisations. En sous-bois, nos travaux ouvrent des perspectives de diversification de la régénération à large échelle avec des protocoles relativement simples, pour peu qu’on dispose de la capacité à collecter et transporter de grandes quantités de graines. C’est dans les milieux plus ouverts que les choses se compliquent après les semis : par exemple, nos résultats sont étonnamment bons pour la modalité arrachage-contrôle au Tremblet, tandis que les conditions abiotiques drastiques ont empêché la levée voire mené à une forte mortalité des plantules à Béloni ; de même, si dans des milieux fortement envahis, l’intérêt de l’arrachage initial est évident, le caractère difficilement prédictible de la repousse des plantes exotiques implique un suivi et une gestion en adéquation. Nous devrions notamment considérer certaines espèces exotiques comme des alliées potentielles dans de futurs projets de restauration, tout comme nous considérons certaines fougères indigènes comme des plantes invasives dans la présente expérimentation.Contrairement à la plupart des plantes ‘GG’ et ‘MG’, les semis directs de plantes ‘PG’ ne peuvent restaurer significativement la régénération de ces espèces, ce qui n’est pas surprenant étant donné que ces plantes bénéficient encore de niveaux intéressants de dispersion. La quasi-absence de régénération spontanée de plantes anémochores à petites graines malgré des conditions de lumière maintenues adéquates montre indéniablement que de puissantes limitations post-dispersion sont à l’œuvre. L’allélopathie rémanente dans les sols et/ou l’invasion de micro-organismes pathogènes constituent probablement les pistes de recherche les plus pertinentes. Démêler ces limitations dans un avenir proche pourrait permettre de restaurer la régénération de multiples plantes indigènes à petites graines, comme nous le faisons avec succès pour les espèces ayant perdu leurs disperseurs

Influence of trends in hospital volume over time on patient outcomes for high-risk surgery

International audienceAbstract Background The “practice makes perfect” concept considers the more frequent a hospital performs a procedure, the better the outcome of the procedure. We aimed to study this concept by investigating whether patient outcomes improve in hospitals with a significantly increased volume of high-risk surgery over time and whether a learning effect existed at the individual hospital level. Methods We included all patients who underwent one of 10 digestive, cardiovascular and orthopaedic procedures between 2010 and 2014 from the French nationwide hospitals database. For each procedure, we identified three groups of hospitals according to volume trend (increased, decreased, or no change). In-hospital mortality, reoperation, and unplanned hospital readmission within 30 days were compared between groups using Cox regressions, taking into account clustering of patients within hospitals and potential confounders. Individual hospital learning effect was investigated by considering the interaction between hospital groups and procedure year. Results Over 5 years, 759,928 patients from 694 hospitals were analysed. Patients’ mortality in hospitals with procedure volume increase or decrease over time did not clearly differ from those in hospitals with unchanged volume across the studied procedures (e.g., Hazard Ratios [95%] of 1.04 [0.93–1.17] and 1.08 [0.97–1.21] respectively for colectomy). Furthermore, patient outcomes did not improve or deteriorate in hospitals with increased or decreased volume of procedures over time (e.g., 1.01 [0.95–1.08] and 0.99 [0.92–1.05] respectively for colectomy). Conclusions Trend in hospital volume over time did not appear to influence patient outcomes based on real-world data. Trial registration NCT02788331 , June 2, 2016

Associer semis directs et lutte contre les invasions pour diversifier la régénération de la forêt tropicale humide à La Réunion: Bilan scientifique du projet ECOFORRUN

Introduction. La disparition des vertébrés frugivores indigènes et les invasions biologiques ont des conséquences délétères sur le fonctionnement des forêts indigènes insulaires, notamment dans les Mascareignes. Face à ce constat, des expérimentations de terrain associant semis directs et lutte contre les invasions ont montré de bons résultats pour restaurer le recrutement de quelques espèces ligneuses, parfois dans des végétations envahies. Le projet ECOFORRUN a pour but de poursuivre ces travaux en semant 36 espèces indigènes dans un large dispositif expérimental, premier en son genre dans l’archipel ; il teste l’influence de 5 facteurs sur notre capacité à diversifier la régénération de la forêt tropicale humide : (i) le site, (ii) l’ouverture du milieu (‘ouvert’, ‘intermédiaire’, ‘sous-bois’), (iii) la gestion des plantes invasives (‘coupe initiale’, ‘arrachage initial’, ‘arrachage initial + contrôle de la repousse’), (iv) la dératisation et (v) les types de semis directs (4 groupes de taille de graine et 2 niveaux de richesse). Ce dispositif expérimental permet ainsi d’intégrer des espèces avec une disponibilité en graines plus faible et une dizaine d’espèces menacées qui sont majoritairement des grands arbres de la canopée.Méthodes. L’expérimentation est localisée dans les corridors forestiers de Saint-Philippe vers 300 m d’altitude à deux sites (Béloni, Le Tremblet). Les collectes de fruits sont réalisées dans le secteur, principalement entre novembre et janvier 2022 ; les graines sont préparées peu avant les semis directs (pulpe enlevée, dormance éventuellement levée). Après la caractérisation de l’état initial des communautés de plantes, la lutte contre les plantes invasives sur 2000 m² mobilise des chantiers participatifs entre novembre et mi-décembre 2021 ; le dispositif de suivi, constitué de 288 placettes de 2,5 m², est ensuite installé et des prélèvements de sol réalisés. La dératisation de la moitié du dispositif commence à la mi-novembre 2021 (i.e. un mois avant le début des semis directs) et s’achève en février 2022 (i.e. un mois après la fin des semis). Après l’installation initiale, la repousse des plantes invasives est contrôlée dans 1/3 du dispositif en septembre 2022 et en mars 2023 ; parallèlement, 2 principaux suivis sont réalisés et consistent pour chaque espèce à (i) compter les plantules indigènes des régénérations assistée et spontanée, (ii) estimer le recouvrement des plantes invasives et (iii) mesurer la hauteur maximale. Les analyses sont divisées en 3 grandes parties estimant l’impact des facteurs testés sur (1) la diversité spécifique des placettes, (2) la performance des espèces ligneuses indigènes (semées ou spontanées) et (3) la repousse des plantes invasives (pour la coupe initiale et l’arrachage initial uniquement).Résultats. (1) Les semis directs accroissent la diversité spécifique d’autant plus que la taille de graine des assemblages semés est élevée : en sous-bois et en milieu intermédiaire, la diversité de la régénération est très élevée et élevée dans les placettes de semis à grosses (‘GG’) et moyennes (‘MG’) graines, respectivement ; à l’inverse, les placettes de semis à petites graines (‘PG’) peuvent quasiment être considérées comme des témoins de la régénération spontanée tant les semis ont mal fonctionné, et ce, quelle que soit l’ouverture du milieu. En milieu ouvert, les semis directs ‘GG’ et ‘MG’ montrent des résultats étonnamment bons au Tremblet (malgré des indicateurs de sols peu favorables) tandis qu’à Béloni, les résultats sont très mitigés probablement en raison de conditions abiotiques beaucoup plus difficiles (petite saison sèche !). La gestion des plantes invasives a un impact un peu moindre sur la diversité, c’est surtout en milieu ouvert que la coupe initiale a un fort effet négatif ; l’arrachage-contrôle a un effet positif faible par rapport à l’arrachage initial. Enfin, la dératisation ne montre pas d’impact notable.(2) Quinze mois après les semis, les taux de levée des 36 plantes indigènes sont d’autant plus élevés que la masse de graine est importante ; les espèces menacées montrent des taux particulièrement encourageants. Parmi les 46 espèces indigènes qui régénèrent spontanément, ce sont les plantes ‘MG’ qui lèvent le mieux ; on note de rares exceptions chez les plantes ‘GG’ au pied de semenciers en sous-bois et chez les plantes ‘PG’, l’explosion de Dodonaea v. en milieu ouvert à Béloni. En effet, les plantes ‘PG’ lèvent très peu dans l’ensemble quelles que soient l’ouverture du milieu et la gestion des plantes invasives. Pour les 42 espèces indigènes analysées, la hauteur maximale des plantules est là encore d’autant plus grande que la taille de graine est élevée ; trois espèces semées ‘GG’ et menacées sont par exemple dans le quatuor de tête. Comme attendu, la plupart des plantes ‘GG’ et ‘MG’ croissent plus vite en sous-bois et en milieu intermédiaire qu’en milieu ouvert. En milieu ouvert, plusieurs espèces ‘GG’ et ‘MG’ a priori pionnières croissent plus vite comme attendu, mais diverses espèces a priori dryades y sont également capables de bonnes performances dans la modalité arrachage-contrôle. L’arrachage-contrôle a dans l’ensemble un effet positif plus fort sur la hauteur maximale des plantules que sur les autres réponses testées ci-dessus. Dans les placettes envahies, de multiples plantules indigènes sont néanmoins capables de se maintenir voire de croître doucement, ce qui souligne le besoin de poursuivre les suivis dans les années à venir.(3) La reprise des plantes invasives est comme attendu fortement modulée par l’ouverture du milieu : en milieu ouvert, leur reprise est forte aux deux sites, tandis qu’en milieu intermédiaire, elle n’est forte qu’au Tremblet où la canopée indigène est plus ouverte qu’à Béloni. Aux deux sites, on note des changements compositionnels de plantes exotiques difficilement prédictibles avant l’arrachage initial, avec des niveaux de virulence extrêmement variables selon les espèces. Synthèse. Les semis directs de plantes ligneuses ‘GG’ et ‘MG’ avec une forte limitation de la dispersion permettent une remarquable diversification des communautés de plantules en forêt tropicale humide, avec une contribution considérable de multiples espèces menacées. Nos résultats montrent que les rats sont une menace mineure pour la régénération aux sites d’études, mais les autres facteurs testés agissent souvent en interaction, ce qui complique les préconisations. En sous-bois, nos travaux ouvrent des perspectives de diversification de la régénération à large échelle avec des protocoles relativement simples, pour peu qu’on dispose de la capacité à collecter et transporter de grandes quantités de graines. C’est dans les milieux plus ouverts que les choses se compliquent après les semis : par exemple, nos résultats sont étonnamment bons pour la modalité arrachage-contrôle au Tremblet, tandis que les conditions abiotiques drastiques ont empêché la levée voire mené à une forte mortalité des plantules à Béloni ; de même, si dans des milieux fortement envahis, l’intérêt de l’arrachage initial est évident, le caractère difficilement prédictible de la repousse des plantes exotiques implique un suivi et une gestion en adéquation. Nous devrions notamment considérer certaines espèces exotiques comme des alliées potentielles dans de futurs projets de restauration, tout comme nous considérons certaines fougères indigènes comme des plantes invasives dans la présente expérimentation.Contrairement à la plupart des plantes ‘GG’ et ‘MG’, les semis directs de plantes ‘PG’ ne peuvent restaurer significativement la régénération de ces espèces, ce qui n’est pas surprenant étant donné que ces plantes bénéficient encore de niveaux intéressants de dispersion. La quasi-absence de régénération spontanée de plantes anémochores à petites graines malgré des conditions de lumière maintenues adéquates montre indéniablement que de puissantes limitations post-dispersion sont à l’œuvre. L’allélopathie rémanente dans les sols et/ou l’invasion de micro-organismes pathogènes constituent probablement les pistes de recherche les plus pertinentes. Démêler ces limitations dans un avenir proche pourrait permettre de restaurer la régénération de multiples plantes indigènes à petites graines, comme nous le faisons avec succès pour les espèces ayant perdu leurs disperseurs

Med19^AID removal results in the deregulation a limited part of the wing imaginal disc transcriptome.

(A) Scheme depicting the experimental setup used to produce wing imaginal discs from ub>TIR1 Med19AID larvae in which Med19AID degradation has been triggered, or not (no Auxin control- see GFP signal), upstream of the RNA-seq analysis. (B) Differential gene expression analysis volcano plot showing the expression fold change after Med19AID degradation and associated adjusted p-values. 8753 genes found expressed in the wing imaginal disc are depicted. Genes with significative fold change (adjusted p-value 2FC 2FC >0,5).</p

The expression of <i>achaete</i> (<i>ac</i>) and <i>wingless</i> (<i>wg</i>) is impaired specifically in the domain of the wing imaginal disc where Med19AID is degraded.

(A) Confocal images of ap>TIR1; Med19AID wing imaginal disc immunostained for Ac and GFP (Med19AID detection). Upper row: Control wing disc in which Med19AID degradation did not occur (no driver). Bottom row: Wing disc in which Med19 degradation was induced for 3 hours in the dorsal compartment, using an apterous driver. Right column: Magnification in the anterior wing pouch Ac staining pattern emphasizing the loss of Ac expression in the dorsal row of cells of the anterior wing margin when Med19AID degradation is triggered in the dorsal compartment of the wing disc. (B) en>TIR1; Med19AID wing imaginal discs immunostained for Wg and GFP (Med19AID), in which the degradation of Med19AID was operated with the en> driver for 3 hours (bottom row), or not triggered (control, upper row). (TIF)</p