Rising from the shadows: selective foraging in model shoot parasitic plants

Despite being sessile, plants nonetheless forage for resources by modulating their growth. Adaptative foraging in response to changes in resource availability and presence of neighbours has strong implications for performance and fitness. It is an even more pressing issue for parasitic plants, which draw resources directly from other plants. Indeed, parasitic plants were demonstrated over the years to direct their growth towards preferred hosts and invest resources in parasitism relative to host quality. In contrast to root parasites that rely mostly on chemical cues, some shoot parasites seem to profit from the ability to integrate different types of abiotic and biotic cues. While significant progress in this field has been made recently, there are still many open questions regarding the molecular perception and the integration of diverse signalling pathways under different ecological contexts. Addressing how different cues are integrated in parasitic plants will be important when unravelling variations in plant interaction pathways, and essential to predict the spread of parasites in natural and agricultural environments. In this review, we discuss this with a focus on Cuscuta species as an emerging parasitic model, and provide research perspectives based on the recent advances in the topic and plant–plant interactions in general

Renormalization of the singular attractive 1/r41/r^4 potential

We study the radial Schr\"odinger equation for a particle of mass $m$ in the field of a singular attractive $g^2/{r^4}$ potential with particular emphasis on the bound states problem. Using the regularization method of Beane \textit{et al.}, we solve analytically the corresponding ``renormalization group flow" equation. We find in agreement with previous studies that its solution exhibits a limit cycle behavior and has infinitely many branches. We show that a continuous choice for the solution corresponds to a given fixed number of bound states and to low energy phase shifts that vary continuously with energy. We study in detail the connection between this regularization method and a conventional method modifying the short range part of the potential with an infinitely repulsive hard core. We show that both methods yield bound states results in close agreement even though the regularization method of Beane \textit{et al.} does not include explicitly any new scale in the problem. We further illustrate the use of the regularization method in the computation of electron bound states in the field of neutral polarizable molecules without dipole moment. We find the binding energy of s-wave polarization bound electrons in the field of C$_{60}$ molecules to be 17 meV for a scattering length corresponding to a hard core radius of the size of the molecule radius ($\sim 3.37$ \AA). This result can be further compared with recent two-parameter fits using the Lennard-Jones potential yielding binding energies ranging from 3 to 25 meV.Comment: 8 page

The RMS Charge Radius of the Proton and Zemach Moments

On the basis of recent precise measurements of the electric form factor of the proton, the Zemach moments, needed as input parameters for the determination of the proton rms radius from the measurement of the Lamb shift in muonic hydrogen, are calculated. It turns out that the new moments give an uncertainty as large as the presently stated error of the recent Lamb shift measurement of Pohl et al.. De Rujula's idea of a large Zemach moment in order to reconcile the five standard deviation discrepancy between the muonic Lamb shift determination and the result of electronic experiments is shown to be in clear contradiction with experiment. Alternative explanations are touched upon.Comment: 6 pages, 4 figures, final version includes discussion of systematic and numerical error

Impacts of entomopathogenic fungi on biology and behaviour of the invasive Brown Marmorated Stink Bug (Hemiptera, Pentatomidae)

Halyomorpha halys Stål, la punaise diabolique, est une espèce invasive préoccupante en provenance d’Asie de l’Est. En moins de 15 années, elle a colonisé près de l’ensemble des Etats-Unis d’Amérique, occasionnant des pertes de rendement considérables dans les vergers et les cultures en champs ainsi que des nuisances dans les habitations durant l’hiver. La punaise diabolique a été recensée en Suisse en 2007, et il est à craindre qu’elle colonise la presque totalité de l’Europe d’ici 2020. Cette étude a pour objectif de prévenir l’installation de la punaise diabolique dans les pays européens en se focalisant sur le contrôle biologique. Des scientifiques américains ont développé une stratégie « attirer et tuer » basée sur la phéromone d’agrégation de la punaise diabolique et des pesticides. D’autres ont montré l’efficacité d’un champignon pathogène d’insectes (Beauveria bassiana strain GHA. Afin d’établir un contrôle rapide du ravageur en Europe, compatible avec l’agriculture biologique, une idée serait de combiner l’effet attractif de la phéromone d’agrégation et l’application de spores de B. bassiana. Dans cette étude, l’impact du champignon sur la mortalité de l’insecte et son autodissémination sont évalués

Effective theories of scattering with an attractive inverse-square potential and the three-body problem

A distorted-wave version of the renormalisation group is applied to scattering by an inverse-square potential and to three-body systems. In attractive three-body systems, the short-distance wave function satisfies a Schroedinger equation with an attractive inverse-square potential, as shown by Efimov. The resulting oscillatory behaviour controls the renormalisation of the three-body interactions, with the renormalisation-group flow tending to a limit cycle as the cut-off is lowered. The approach used here leads to single-valued potentials with discontinuities as the bound states are cut off. The perturbations around the cycle start with a marginal term whose effect is simply to change the phase of the short-distance oscillations, or the self-adjoint extension of the singular Hamiltonian. The full power counting in terms of the energy and two-body scattering length is constructed for short-range three-body forces.Comment: 19 pages (RevTeX), 2 figure

A922 Sequential measurement of 1 hour creatinine clearance (1-CRCL) in critically ill patients at risk of acute kidney injury (AKI)

Meeting abstrac

Study of three entomopathogenic fungi (Hyphomycetes) in mosquito control (Diptera: Culicidae)

Les moustiques (Diptères : Culicidae) sont des vecteurs de zoonoses responsables de sérieux problèmes de santé publique. Les perspectives d’utilisation de trois souches de champignons Hyphomycètes (Aspergillus clavatus Desm., Metarhizium anisopliae (Metsch.) Sorokin, et Metarhizium. sp) envers une espèce vectrice importante (Culex quinquefasciatus Say) sont ici abordées. 1. Des essais en erlenmeyers ont été réalisés afin d’évaluer la productivité en spores des trois souches sur un substrat de son de blé (un sous-produit agricole) par rapport à du riz décortiqué (un produit alimentaire classiquement utilisé) dans les trois états possibles (solide, semi-solide et liquide). Quelle que soit la céréale, les milieux solides se sont montré les plus productifs. Les observations suggèrent que des essais pourraient être réalisés en fermentation solide ou séquentielle à partir de son de blé. 2. Des tests de toxicité classiques (au moyen de suspensions aqueuses de spores) ont été menés afin d’évaluer le potentiel larvicide des champignons envers C. quinquefasciatus. Les DL50 et DL90 ont été estimées après 72 heures de traitement à 1,35 x 10^8 et 5 x 10^8 spores/ml pour Aspergillus clavatus, 1,3 x 10^8 et 4 x 10^8 spores/ml pour Metarhizium anisopliae, 1,75 x 10^8 et 9,9 x 10^8 spores/ml pour Metarhizium sp. Des filaments mycéliens sont apparus depuis des larves mortes émergées et ont produit des spores pour chacune des trois souches. Des spores ont également été retrouvées dans le tube digestif d’adultes issus de larves survivantes. En comparaison, les CL50 et CL90 d’une préparation commerciale basée sur la bactérie Bacillus thuringiensis var. israelensis (Vectobac®, sérotype H14) ont été estimées après 48 heures à 0,043 mg/l et 0,115 mg/l. Les résultats montrent que les champignons testés ne peuvent se suffire dans le rôle d’agents de lutte efficaces aux doses testées et selon le protocole d’application. Différents axes de recherche sont proposés. 3. L’intérêt de l’injection de solutions de spores dans l’hémocoele de larves de moustiques afin d’en évaluer le pouvoir pathogène a été considéré. Des pourcentages de mortalité (corrigés) de 62%, 53% et 57% ont été obtenus après 72 heures pour Aspergillus clavatus, Metarhizium anisopliae et Metarhizium sp. respectivement. Des expériences supplémentaires seraient nécessaires pour s’assurer qu’il s’agisse bien d’une réponse directe liée à l’effet toxique des champignons. 4. Des observations en microscopie optique et électronique ont été réalisées afin d’étudier le mode d’action d’A. clavatus sur des larves de C. quinquefasciatus. Les coupes histologiques révèlent que l’effet létal observé lors des tests de toxicité passe par l’ingestion des spores. Une analyse des toxines produites en début de germination, de leur contribution à la mortalité larvaire et de leur impact sur les organismes non-cibles devrait être menée. 5. Enfin, la spécificité du pouvoir pathogène d’A. clavatus et M. anisopliae vis-à-vis des moustiques a été évaluée en considérant un autre modèle biologique : le puceron Acyrthosiphon pisum Harris. Aucun lien entre la gamme de doses testées et (1) la mortalité des adultes, (2) le déclin de leur descendance n’a été trouvé. Des expériences supplémentaires devraient être effectuées. L’application des champignons envers d’autres insectes d’intérêt agricole, vétérinaire ou médical devrait également être testée.Mosquitoes (Diptera: Culicidae) are zoonotic vectors of medical and veterinary importance. The prospects for the use of three Hyphomycetes fungi (Aspergillus clavatus Desm., Metarhizium anisopliae (Metsch.) Sorokin, and Metarhizium sp.) towards an important vector species (Culex quinquefasciatus Say) are discussed. 1. Culture tests were performed in flasks to assess the spore productivity of the fungal strains on wheat bran (an agricultural by-product) and husked rice (a food product that is classically used) in solid, semi-solid and liquid-state media. Regardless of the substrate, solid-state media showed the highest productivity. The observations suggested that culture tests could be carried out in solid-state or sequential fermentation with wheat bran. 2. Classical toxicity tests using aqueous suspensions of spores were performed to assess their larvicidal potential against C. quinquefasciatus. The LD50 and LD90 were estimated after 72 hours of treatment with 1.35 x 10^8 and 5 x 10^8 spores/ml for Aspergillus clavatus, 1.3 x 10^8 and 4 x 10^8 spores/ml for Metarhizium anisopliae, 1.75 x 10^8 and 9.9 x 10^8 spores/ml for Metarhizium sp. Mycelial filaments appeared from dead larvae and produced spores in the case of each strain. Spores were also found in the gut of emerged adults from surviving larvae. In comparison, the LC50 and LC90 of a commercial formulation based on the bacterium Bacillus thuringiensis var. israelensis (Vectobac ®, serotype H14) were estimated after 48 hours to 0.043 mg/l and 0.115 mg/l. The results showed that the fungi tested cannot be effective control agents at the tested doses and the applied protocol. Different axes of research are suggested. 3. The potentialities of the injection of spore suspensions into mosquito larvae in order to assess their pathogenicity have been considered. The percentages of corrected mortality were obtained after 72 hours for Aspergillus clavatus (62%), Metarhizium anisopliae (53%) and Metarhizium sp. (57%). Additional experiments would be needed to make sure whether it is well a direct response linked to the toxic effect of these fungi. 4. Optical and electron microscopy observations were conducted to study the mode of action of A. clavatus on C. quinquefasciatus larvae. Histological sections revealed that the lethal effect observed in toxicity tests is due to the ingestion of spores. An analysis of toxins produced at the beginning of germination, their contribution to larval mortality and their impact on non-target organisms should be carried out. 5. Finally, the specificity of the pathogenicity of A. clavatus and M. anisopliae against mosquitoes has been evaluated by considering another biological model: the aphid Acyrthosiphon pisum Harris. No link between the range of tested doses and (1) mortality of adults, (2) the decline of their offspring was found. Additional experiments should be carried out. The application of these fungi to other insects of agricultural, veterinary or medical interest should also be tested

Comparaison d’espèces d’Aspergillus pathogènes d’insectes et de Metarhizium anisopliae dans la lutte contre les moustiques (Diptères : Culicidae)

Many mosquito (Diptera: Culicidae) species are vectors responsible for the transmission of infectious diseases of medical and veterinary importance. Risk for infection considerably increased during the last decades due to climate changes and increasing global trade. Vector control is essential for public health management. Integrated pest management is now promoted due to harmful side effects of the chemical insecticides classically used for mosquito control and insect resistance development. This PhD thesis takes part in the selection process of insect pathogenic fungi. Three biological models (Aspergillus clavatus Desmazieres, Aspergillus flavus Link, and Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin) were selected and investigated regarding their spore insecticidal activity, mode of action, and selectivity. Throughout this scheme, the use of agricultural materials and derivatives in fermentation processes was emphasized. Production methods and insecticidal potential of the fungi were first investigated. On the one hand, the two Aspergillus species were compared to M. anisopliae regarding their spore production when cultured on agro-industrial substrates (white rice and wheat bran) and their insecticidal effect on larvae of the southern house mosquito, Culex quinquefasciatus Say. Our results showed that both substrates are suitable to culture the three insect pathogenic fungal species; but wheat bran-based media increased from 3 to 7-fold the spore yields in solid-state compared to white rice-based media. Also, insect pathogenic Aspergillus species were suggested to yield in similar spore levels in such conditions (in a range of 10^9 spores per g of substrate) and be as virulent against mosquito larvae compared to M. anisopliae. On the other hand, a bioreactor design intended to support large-scale production on agricultural materials by combining the technological advantages of submerged and solid-state fermentations was implemented using A. clavatus. This system allowed facility in recuperation and purification of spores (confined on a packed solid substrate) that retained virulence against mosquito larvae; but also metabolites (contained in a circulating liquid medium) that showed insecticidal effect. The mechanisms responsible for the insecticidal effects of the spores, and their selectivity were then investigated. On the one hand, the invasion routes of A. clavatus spores on mosquito larvae were investigated by light and electron microscopy. Histological observations suggest that toxins secreted by active germinating spores of A. clavatus in the digestive tract altered the larval tissues, leading to necrosis and causing larval death. Fungal proliferation and sporulation then occurred during a saprophytic phase. Such action mode also probably occurred in the case of the two other species. On the other hand, the insecticidal activity of the fungi was assessed against the pea aphid, Acyrthosiphon pisum Linnaeus. Adult A. pisum aphids were susceptible (increased mortality and decreased reproductive potential) to the three fungal species. As a consequence, these fungi would probably be able to infect a broad spectrum of insect hosts (whatever terrestrial or aquatic) once released in the environment. The implications of the results for mosquito control and application strategies are finally discussed, and perspectives for future works proposed.Plusieurs espèces de moustiques (Diptera : Culicidae) sont des vecteurs responsables de la transmission de maladies infectieuses d'importance médicale et vétérinaire. Le risque d'infection a considérablement augmenté au cours des dernières décennies en raison de changements climatiques et du commerce international croissant. La lutte anti-vectorielle est essentielle pour la gestion de la santé publique. La gestion intégrée des populations de moustiques est désormais promue en raison des effets secondaires nocifs des insecticides chimiques classiquement utilisés pour leur contrôle et le développement de résistances vis-à-vis de ceux-ci. Cette thèse s'inscrit dans un processus de sélection de champignons pathogènes d’insectes. Trois modèles biologiques (Aspergillus clavatus Desmazieres, Aspergillus flavus Link et Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin) ont été sélectionnés et étudiés par rapport à l’activité insecticide des spores, leur mode d'action, et leur sélectivité. Tout au long de ce processus, l'utilisation des matières agricoles et dérivés dans les procédés de fermentation a été envisagée. La production et le potentiel insecticide des champignons ont été tout d'abord étudiés. D'une part, les deux espèces d'Aspergillus ont été comparées à M. anisopliae vis-à-vis de leur production en spores sur substrats agro-industriels (riz et son de blé) et de leur effet insecticide sur les larves du moustique Culex quinquefasciatus Say. Nos résultats ont montré que les deux substrats peuvent supporter la culture des trois espèces pathogènes d'insectes ; mais les milieux à base de son de blé ont permis, à l’état solide, d’obtenir de 3 à 7 fois plus de spores comparativement aux milieux à base de riz. Aussi, nos résultats suggèrent que des espèces d'Aspergillus pathogènes d’insectes peuvent atteindre des niveaux de production en spores similaires à M. anisopliae dans de telles conditions (dans une gamme de 10^9 spores / g de substrat) et être aussi virulentes contre des larves de moustiques. D’autre part, un design de bioréacteur destiné à soutenir la production à grande échelle sur des matières agricoles, en combinant les avantages technologiques des fermentations submergées et à l'état solide, a été implémenté avec A. clavatus. Ce système a permis la récupération et la purification des spores (confinées sur un substrat solide) qui ont conservé leur virulence contre les larves du moustique ; mais aussi de métabolites (contenus dans un milieu liquide circulant) qui ont également montré un effet insecticide. Les mécanismes responsables des effets insecticides des spores et la sélectivité de celles-ci ont ensuite été étudiés. D'une part, les voies d'invasion des spores d'A. clavatus sur les larves du moustique ont été étudiées en microscopie optique et électronique. Les observations histologiques suggèrent que des toxines sécrétées par les spores actives en germination dans le tube digestif ont altéré les tissus larvaires, conduisant à leur nécrose et causant la mort de la larve. La prolifération du champignon et la sporulation ont ensuite lieu au cours d’une phase saprophyte. Le mode d'action est probablement similaire dans le cas des deux autres espèces. D’autre part, l'activité insecticide des champignons a été évaluée contre le puceron du pois, Acyrthosiphon pisum Linnaeus. Les pucerons adultes ont été sensibles (mortalité accrue et diminution du potentiel reproducteur) aux trois espèces de pathogènes. En conséquence, ces champignons seraient probablement capables d'infecter un large spectre d'insectes hôtes (qu’ils soient terrestres ou aquatiques), une fois libérés dans l'environnement. Enfin, les implications de ces résultats pour les stratégies de contrôle des moustiques et d'application des champignons sont discutées, et des perspectives pour des travaux futurs proposées

Development of entomopathogenic fungi in mosquito control: which kind of production for which efficiency?

Mosquitoes (Diptera: Culicidae) are zoonotic vectors responsible for numerous infectious diseases of medical and veterinary importance such as filariasis, malaria and encephalitis. As part of an integrated vector control, entomopathogenic fungi could be developed as biopesticides in two ways: spores and metabolites recognized as effective virulence factors. Solid-state fermentation enhances spore production and induces the secretion of metabolites quantitatively and qualitatively different from submerged fermentation, which impairs fungal metabolic efficiency. In this context, we showed high spore productivity of solid-state media based on agro-industrial substrates as wheat bran. Spores remained pathogenic, as revealed by classical toxicity tests and electron microscopy. However, the absence of free water makes culture parameter variations difficult to control in large-scale. Recently, we performed a bioreactor design intended for simultaneous spore and metabolite production, combining the technological advantages of submerged and solid-state fermentations. Biofilm fermentation (i.e. growth of fungal biomass on an inert support immerged in a nutrient medium) is a tremendous production system favouring the secretion of insecticidal metabolites in the liquid medium as we showed recently. This is also an interesting tool to provide an overview of the complexity of the metabolic pathways involved in the regulation of extracellular metabolites secretion because corresponding genes are reported to be differentially expressed from classical fermentation systems. Researches in vector control are currently intensified. In this context, the identification of genes and metabolites specifically expressed during biofilm fermentation will help to develop new technologies related both to the design of bioreactor and the production of insecticidal proteins