Stochastic reaction-diffusion modeling of calcium dynamics in 3D-dendritic spines of purkinje cells

Calcium (Ca(2+)) is a second messenger assumed to control changes in synaptic strength in the form of both long-term depression (LTD) and long-term potentiation (LTP) at Purkinje cell dendritic spine synapses via inositol trisphosphate (IP(3)) induced Ca(2+) release. These Ca(2+) transients happen in response to stimuli from parallel fibers (PF) from granule cells and climbing fibers (CF) from the inferior olivary nucleus. These events occur at low numbers of free Ca(2+) requiring stochastic single particle methods when modeling them. We use the stochastic particle simulation program MCell to simulate Ca(2+) transients within a three-dimensional Purkinje cell dendritic spine. The model spine includes the endoplasmic reticulum (ER), several Ca(2+) transporters, and endogenous buffer molecules. Our simulations successfully reproduce properties of Ca(2+) transients in different dynamical situations. We test two different models of the IP(3) receptor (IP3R). The model with non-linear concentration response of binding of activating Ca(2+) reproduces experimental results better than the model with linear response due to the filtering of noise. Our results also suggest that Ca(2+) dependent inhibition of the IP3R needs to be slow in order to reproduce experimental results. Simulations suggest the experimentally observed optimal timing window of CF stimuli to arise from the relative timing of CF influx of Ca(2+) and IP(3) production sensitizing IP3R for Ca(2+) induced Ca(2+) release. We also model Ataxia, a loss of fine motor control assumed to be the result of malfunctioning information transmission at the granule to Purkinje cell synapse, resulting in a decrease or loss of Ca2+ transients. Finally, we propose possible ways of recovering Ca(2+) transients under Ataxia

Microenxertia interespecífica ex vitro em maracujazeiros Ex vitro interspecific micrografting in passionflower

Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da espécie de Passiflora usada como porta-enxerto no pegamento e desenvolvimento da microenxertia interespecífica ex vitro e caracterizar anatomicamente a região em que ela é realizada. Ápices caulinares de Passiflora edulis f. flavicarpa foram enxertados em hipocótilo de porta-enxertos de P. alata, P. cincinnata, P. edulis e P. setacea. Foram avaliados o desenvolvimento da microenxertia, a ocorrência de brotações adventícias do porta-enxerto e o percentual de microenxertos com folhas expandidas. Os porta-enxertos foram submetidos à avaliação anatômica e histoquímica. O desenvolvimento dos microenxertos e o número de brotações adventícias foram maiores quando se utilizou porta-enxertos de P. edulis e menores com porta-enxertos de P. setacea e P. alata. Porta-enxertos de P. edulis, P. cincinnata, P. alata e P. setacea proporcionaram, respectivamente, 30,3, 10, 1,6 e 0% de microenxertos com folhas expandidas. As avaliações histológicas evidenciaram maior espessura da região cortical em porta-enxertos de P. edulis, enquanto em P. setacea foi observado menor número de camadas corticais, maior quantidade de fibras floemáticas e de alcaloides, características que influenciaram negativamente o resultado da microenxertia.<br>This study aimed at evaluating the effect of Passiflora species used as rootstocks on the success and development of ex vitro interspecific micrografting, and at anatomically characterizing the region where it is done. Stem apices of Passiflora edulis f. flavicarpa were grafted onto the hypocotyl of P. alata, P. cincinnata, P. edulis, and P. setacea seedlings. The micrografting development, the occurrence of adventitious shoots in rootstocks and the percentage of micrografts with expanded leaves were evaluated. The rootstocks were subjected to anatomical and histochemical evaluation. Micrograft development and adventitious shoot number were higher when P. edulis rootstocks were used, and lower for rootstocks of P. setacea and P. alata. P. edulis, P. cincinnata, P. alata, and P. setacea rootstocks developed 30.3, 10, 1.6, and 0% of micrografts with expanded leaves, respectively. The histological evaluation revealed increased thickness of the cortical region in rootstocks of P. edulis, while in P. setacea a lower number of cortical layers, increased phloem fibers, and increased alkaloids were observed, characteristics that negatively influenced the micrografting outcome

Florística e estrutura de comunidades vegetais em uma cronoseqüência de Floresta Atlântica no Estado do Paraná, Brasil Floristics and structure of plant communities along a chronosequence in the Atlantic Rain Forest of Paraná State, Brazil

Descrevemos a estrutura do estrato arbóreo de três sítios de Floresta Atlântica no litoral do Paraná, objetivando detectar diferenças estruturais gerais e nas populações ao longo do processo sucessional, visando subsidiar futuros planos de recomposição da vegetação. O estudo foi realizado na Reserva Natural Rio Cachoeira, onde foram escolhidos três sítios, cujos históricos indicavam a ocorrência de corte da vegetação há 20 anos, 80 anos e 120 anos. O sítio com 20 anos apresentou os menores valores de riqueza, diversidade, área basal e volume. O sítio com 80 anos apresentou os maiores valores de densidade e riqueza. No sítio com 120 anos foi observado o maior valor de diversidade, equabilidade e volume. Observaram-se algumas diferenças significativas, em termos de diversidade, área basal e volume entre os sítios em diferentes estádios. Comparações das estruturas de populações de espécies que ocorriam em mais de um sítio não mostraram grandes diferenças. Por outro lado, as características das espécies exclusivas de cada sítio influenciaram nas diferenças observadas nos três sítios.<br>We describe the tree structure of three Atlantic Forest fragments on the coast of Paraná, in order to detect differences in community structure throughout the succession process and to support future vegetation restoration projects. The study area was the Reserva Natural Rio Cachoeira, where three sites were chosen based on length of time since the last manmade disturbance (mostly agriculture and lodging); these were, respectively, 20-, 80- and 120-year-old forests. The 20-year-old forest had the lowest richness, diversity, basal area and volume. The 80-year-old forest had the highest density and richness. The 120-year-old forest had the highest diversity, equitability and volume. Diversity, basal area and volume were significantly different among the three sites. There were no important differences among structures of populations of species shared by the three areas. On the other hand, structural characteristics of exclusive species were important to determine differences among sites