No description available.

The effect of temperature on fruit and achene characteristics of day-neutral strawberries were tested by two field experiments in Florida and Ontario, and one controlled-environment experiment. The results suggested that fruit became smaller as weather became hotter. This was mainly caused by ovule number and fruit volume/ovule which were determined before flowering. Fruit volume was determined by cell number and cell size. The cell number was determined before flowering, and after flowering there are a constant number of cell divisions. Cell volume plays a relatively minor role on fruit volume and cool temperature increased cell volume. Ovule number was determined 462 degree days before flowering and 14°C appeared to be the optimum temperature for ovule initiation. When there was a smaller proportion of developed achenes, the achenes appeared to be larger and have a similar contribution to fruit development than when there was a larger proportion. ‘Albion’ performed better in Florida, whereas ‘San Andreas’ performed better in Ontario.

No gineceu, ocorre o desenvolvimento de esporos e de gametófitos femininos no ovário, e as várias especializações do gineceu promovem sua interação com o gametófito masculino até a fecundação. Pouco se conhece sobre essas interações na porção ovariana do gineceu. Em Bromeliaceae, o detalhamento histológico do estigma e do estilete é inexistente. Para Billbergia, não existem dados embriológicos. Billbergia nutans (Bromeliaceae, Poales) é uma espécie importante como fonte de alimento para os polinizadores durante o inverno e apresenta ameaça de extinção em nível estadual. Este estudo visa ampliar o conhecimento sobre as modificações histológicas do gineceu em angiospermas, em preparação à polinização e fecundação; contribuir para o conhecimento da embriologia de Bromeliaceae; e verificar a presença de limitações ou vantagens reprodutivas durante o desenvolvimento embriológico de B. nutans. As análises foram executadas em Microscopia de Luz, em campo claro e epifluorescência, e em Microscopia Eletrônica de Varredura. Foram realizados testes histoquímicos e a marcação com anticorpos monoclonais para a detecção de compostos químicos. São registrados dados inéditos sobre a embriologia do gênero, a estrutura histológica do gineceu na família, a reconstrução tridimensional do gametófito feminino em monocotiledôneas e a imunolocalização de determinadas pectinas no ovário de angiospermas. A arquitetura do estigma espiral-conduplicado resulta de vários eventos ao longo do desenvolvimento. Os tricomas estigmáticos, o tecido transmissor e o obturador produzem secreção polissacarídica. Os tricomas estigmáticos armazenam sua secreção em bolsões pécticos no interior da parede periclinal externa. As paredes celulares labirínticas caracterizam as células do tecido transmissor e obturador de B. nutans como células de transferência, de composição pecto-celulósica. Há uma dinâmica de amido associada à secreção no gineceu, regulada pelo desenvolvimento. Os grãos de amido são considerados como fonte de moléculas para a produção da secreção, e os inúmeros campos primários de pontoação devem facilitar esse transporte. O obturador de Bromeliaceae é semelhante ao de espécies de Liliaceae e Asparagaceae. Os rudimentos seminais de Bromeliaceae são anátropos, bitegumentados e crassinucelados, com gametófito do tipo Polygonum. Muitos caracteres são sugeridos como úteis para a taxonomia da família. A morfologia do apêndice calazal pode ser um caráter inapropriado para aplicação taxonômica, devido à variabilidade encontrada em B. nutans. Quanto à evolução do rudimento seminal em Bromeliaceae, a subfamília que divergiu mais cedo mostra estados reduzidos de vários caracteres. Alguns caracteres parecem ser homoplásicos na família, podendo ser relevantes se aplicados em níveis taxonômicos inferiores. Em Poales, os tegumentos compostos por duas camadas celulares e o reduzido número de rudimentos seminais são, provavelmente, estados de caráter plesiomórficos. Não foram observadas limitações reprodutivas significativas durante o desenvolvimento do rudimento seminal de B. nutans. A modulação espacial encontrada entre arabinanos, galactanos e proteínas arabinogalactanos (AGPs) no ovário demarca a trajetória porogâmica do tubo polínico em direção ao gametófito feminino. A produção dessas moléculas é regulada pelo desenvolvimento. Possíveis funções das pectinas e AGPs nesses tecidos são discutidas, como a flexibilidade e expansibilidade da parede celular, sinalização e adesão celular, nutrição e atração do tubo polínico. A detecção química dessa trajetória tem sido observada em outras angiospermas, principalmente com relação às AGPs. Contudo, cada espécie possui um conjunto específico de moléculas, aparentemente não relacionado à posição filogenética. Este estudo mostra que o tubo polínico, possivelmente, aproxima-se do rudimento seminal por sinais direcionais sucessivos do gineceu. / In the gynoecium, the development of spores and female gametophytes occurs within the ovary, and the various specializations of the gynoecium promote its interaction with the male gametophyte until fertilization. Little is known about these interactions in the ovarian portion of the gynoecium. In Bromeliaceae, the histological detailing of the stigma and style is unknown. There are no embryological data for Billbergia. Billbergia nutans (Bromeliaceae, Poales) is an important species as a source of food for pollinators during winter and is under threat of extinction at the state level. This study aims to expand the knowledge about the histological changes of the gynoecium in preparation for pollination and fertilization in angiosperms; to contribute to knowledge of the embryology of Bromeliaceae; and to verify the presence of reproductive limitations or advantages in the embryological development of B. nutans. The analyses were performed with Light Microscopy, under bright field and epifluorescence, and in Scanning Electron Microscopy. Histochemical tests and labelling with monoclonal antibodies were performed for the detection of chemical components. Unpublished data are recorded on the embryology of the genus, the histological structure of the gynoecium in the family, the three-dimensional reconstruction of the female gametophyte in monocotyledons and the immunolocalization of certain pectins in the ovary of angiosperms. The architecture of the conduplicate-spiral stigma results from several events throughout the development. The stigmatic trichomes, the transmitting tissue and the obturator produce a polysaccharidic secretion. The stigmatic trichomes store the secretion in pectic pockets inside its outer periclinal wall. The labyrinthic cell walls are composed by cellulose and pectins and characterize the cells of the transmitting tissue and obturator of B. nutans as transfer cells. Starch dynamics associated with secretion are observed in the gynoecium, and are developmentally regulated. The starch grains are considered as a source of molecules for the production of secretion and many primary pit fields may facilitate such transport. The obturator of Bromeliaceae is similar to those of Liliaceae and Asparagaceae species. The ovules of Bromeliaceae are anatropous, bitegmic and crassinucellate, with a Polygonum-type gametophyte. Many characters are suggested as useful for the taxonomy of the family. The morphology of the chalazal appendage may not be an appropriate character for taxonomic use, due to the variability found in B. nutans. Regarding the evolution of the ovule in Bromeliaceae, the earliest-divergent subfamily shows a reduced state of several characters. Some characters appear homoplasious in the family and may be relevant when applied to lower taxonomic levels. Within Poales, the two-layered integuments and the small number of ovules are probably plesiomorphic character states. Reproductive limitations during ovule development of B. nutans were not found to be significant. The spatial modulation found between arabinan, galactan and arabinogalactan proteins (AGPs) in the ovary delineates the porogamic pollen tube pathway into the female gametophyte. The production of these molecules is developmentally regulated. Possible roles for pectins and AGPs in these tissues are discussed, such as the flexibility and expansibility of the cell wall, cell signaling, cell adhesion, nutrition and attraction of the pollen tube. The chemical detection of this pathway has been observed in other angiosperms, especially with respect to AGPs. However, each species has a specific set of molecules, apparently unrelated to the phylogenetic position. This study shows that the pollen tube possibly approaches the ovule by successive directional cues from the gynoecium.

No gineceu, ocorre o desenvolvimento de esporos e de gametófitos femininos no ovário, e as várias especializações do gineceu promovem sua interação com o gametófito masculino até a fecundação. Pouco se conhece sobre essas interações na porção ovariana do gineceu. Em Bromeliaceae, o detalhamento histológico do estigma e do estilete é inexistente. Para Billbergia, não existem dados embriológicos. Billbergia nutans (Bromeliaceae, Poales) é uma espécie importante como fonte de alimento para os polinizadores durante o inverno e apresenta ameaça de extinção em nível estadual. Este estudo visa ampliar o conhecimento sobre as modificações histológicas do gineceu em angiospermas, em preparação à polinização e fecundação; contribuir para o conhecimento da embriologia de Bromeliaceae; e verificar a presença de limitações ou vantagens reprodutivas durante o desenvolvimento embriológico de B. nutans. As análises foram executadas em Microscopia de Luz, em campo claro e epifluorescência, e em Microscopia Eletrônica de Varredura. Foram realizados testes histoquímicos e a marcação com anticorpos monoclonais para a detecção de compostos químicos. São registrados dados inéditos sobre a embriologia do gênero, a estrutura histológica do gineceu na família, a reconstrução tridimensional do gametófito feminino em monocotiledôneas e a imunolocalização de determinadas pectinas no ovário de angiospermas. A arquitetura do estigma espiral-conduplicado resulta de vários eventos ao longo do desenvolvimento. Os tricomas estigmáticos, o tecido transmissor e o obturador produzem secreção polissacarídica. Os tricomas estigmáticos armazenam sua secreção em bolsões pécticos no interior da parede periclinal externa. As paredes celulares labirínticas caracterizam as células do tecido transmissor e obturador de B. nutans como células de transferência, de composição pecto-celulósica. Há uma dinâmica de amido associada à secreção no gineceu, regulada pelo desenvolvimento. Os grãos de amido são considerados como fonte de moléculas para a produção da secreção, e os inúmeros campos primários de pontoação devem facilitar esse transporte. O obturador de Bromeliaceae é semelhante ao de espécies de Liliaceae e Asparagaceae. Os rudimentos seminais de Bromeliaceae são anátropos, bitegumentados e crassinucelados, com gametófito do tipo Polygonum. Muitos caracteres são sugeridos como úteis para a taxonomia da família. A morfologia do apêndice calazal pode ser um caráter inapropriado para aplicação taxonômica, devido à variabilidade encontrada em B. nutans. Quanto à evolução do rudimento seminal em Bromeliaceae, a subfamília que divergiu mais cedo mostra estados reduzidos de vários caracteres. Alguns caracteres parecem ser homoplásicos na família, podendo ser relevantes se aplicados em níveis taxonômicos inferiores. Em Poales, os tegumentos compostos por duas camadas celulares e o reduzido número de rudimentos seminais são, provavelmente, estados de caráter plesiomórficos. Não foram observadas limitações reprodutivas significativas durante o desenvolvimento do rudimento seminal de B. nutans. A modulação espacial encontrada entre arabinanos, galactanos e proteínas arabinogalactanos (AGPs) no ovário demarca a trajetória porogâmica do tubo polínico em direção ao gametófito feminino. A produção dessas moléculas é regulada pelo desenvolvimento. Possíveis funções das pectinas e AGPs nesses tecidos são discutidas, como a flexibilidade e expansibilidade da parede celular, sinalização e adesão celular, nutrição e atração do tubo polínico. A detecção química dessa trajetória tem sido observada em outras angiospermas, principalmente com relação às AGPs. Contudo, cada espécie possui um conjunto específico de moléculas, aparentemente não relacionado à posição filogenética. Este estudo mostra que o tubo polínico, possivelmente, aproxima-se do rudimento seminal por sinais direcionais sucessivos do gineceu. / In the gynoecium, the development of spores and female gametophytes occurs within the ovary, and the various specializations of the gynoecium promote its interaction with the male gametophyte until fertilization. Little is known about these interactions in the ovarian portion of the gynoecium. In Bromeliaceae, the histological detailing of the stigma and style is unknown. There are no embryological data for Billbergia. Billbergia nutans (Bromeliaceae, Poales) is an important species as a source of food for pollinators during winter and is under threat of extinction at the state level. This study aims to expand the knowledge about the histological changes of the gynoecium in preparation for pollination and fertilization in angiosperms; to contribute to knowledge of the embryology of Bromeliaceae; and to verify the presence of reproductive limitations or advantages in the embryological development of B. nutans. The analyses were performed with Light Microscopy, under bright field and epifluorescence, and in Scanning Electron Microscopy. Histochemical tests and labelling with monoclonal antibodies were performed for the detection of chemical components. Unpublished data are recorded on the embryology of the genus, the histological structure of the gynoecium in the family, the three-dimensional reconstruction of the female gametophyte in monocotyledons and the immunolocalization of certain pectins in the ovary of angiosperms. The architecture of the conduplicate-spiral stigma results from several events throughout the development. The stigmatic trichomes, the transmitting tissue and the obturator produce a polysaccharidic secretion. The stigmatic trichomes store the secretion in pectic pockets inside its outer periclinal wall. The labyrinthic cell walls are composed by cellulose and pectins and characterize the cells of the transmitting tissue and obturator of B. nutans as transfer cells. Starch dynamics associated with secretion are observed in the gynoecium, and are developmentally regulated. The starch grains are considered as a source of molecules for the production of secretion and many primary pit fields may facilitate such transport. The obturator of Bromeliaceae is similar to those of Liliaceae and Asparagaceae species. The ovules of Bromeliaceae are anatropous, bitegmic and crassinucellate, with a Polygonum-type gametophyte. Many characters are suggested as useful for the taxonomy of the family. The morphology of the chalazal appendage may not be an appropriate character for taxonomic use, due to the variability found in B. nutans. Regarding the evolution of the ovule in Bromeliaceae, the earliest-divergent subfamily shows a reduced state of several characters. Some characters appear homoplasious in the family and may be relevant when applied to lower taxonomic levels. Within Poales, the two-layered integuments and the small number of ovules are probably plesiomorphic character states. Reproductive limitations during ovule development of B. nutans were not found to be significant. The spatial modulation found between arabinan, galactan and arabinogalactan proteins (AGPs) in the ovary delineates the porogamic pollen tube pathway into the female gametophyte. The production of these molecules is developmentally regulated. Possible roles for pectins and AGPs in these tissues are discussed, such as the flexibility and expansibility of the cell wall, cell signaling, cell adhesion, nutrition and attraction of the pollen tube. The chemical detection of this pathway has been observed in other angiosperms, especially with respect to AGPs. However, each species has a specific set of molecules, apparently unrelated to the phylogenetic position. This study shows that the pollen tube possibly approaches the ovule by successive directional cues from the gynoecium.

No gineceu, ocorre o desenvolvimento de esporos e de gametófitos femininos no ovário, e as várias especializações do gineceu promovem sua interação com o gametófito masculino até a fecundação. Pouco se conhece sobre essas interações na porção ovariana do gineceu. Em Bromeliaceae, o detalhamento histológico do estigma e do estilete é inexistente. Para Billbergia, não existem dados embriológicos. Billbergia nutans (Bromeliaceae, Poales) é uma espécie importante como fonte de alimento para os polinizadores durante o inverno e apresenta ameaça de extinção em nível estadual. Este estudo visa ampliar o conhecimento sobre as modificações histológicas do gineceu em angiospermas, em preparação à polinização e fecundação; contribuir para o conhecimento da embriologia de Bromeliaceae; e verificar a presença de limitações ou vantagens reprodutivas durante o desenvolvimento embriológico de B. nutans. As análises foram executadas em Microscopia de Luz, em campo claro e epifluorescência, e em Microscopia Eletrônica de Varredura. Foram realizados testes histoquímicos e a marcação com anticorpos monoclonais para a detecção de compostos químicos. São registrados dados inéditos sobre a embriologia do gênero, a estrutura histológica do gineceu na família, a reconstrução tridimensional do gametófito feminino em monocotiledôneas e a imunolocalização de determinadas pectinas no ovário de angiospermas. A arquitetura do estigma espiral-conduplicado resulta de vários eventos ao longo do desenvolvimento. Os tricomas estigmáticos, o tecido transmissor e o obturador produzem secreção polissacarídica. Os tricomas estigmáticos armazenam sua secreção em bolsões pécticos no interior da parede periclinal externa. As paredes celulares labirínticas caracterizam as células do tecido transmissor e obturador de B. nutans como células de transferência, de composição pecto-celulósica. Há uma dinâmica de amido associada à secreção no gineceu, regulada pelo desenvolvimento. Os grãos de amido são considerados como fonte de moléculas para a produção da secreção, e os inúmeros campos primários de pontoação devem facilitar esse transporte. O obturador de Bromeliaceae é semelhante ao de espécies de Liliaceae e Asparagaceae. Os rudimentos seminais de Bromeliaceae são anátropos, bitegumentados e crassinucelados, com gametófito do tipo Polygonum. Muitos caracteres são sugeridos como úteis para a taxonomia da família. A morfologia do apêndice calazal pode ser um caráter inapropriado para aplicação taxonômica, devido à variabilidade encontrada em B. nutans. Quanto à evolução do rudimento seminal em Bromeliaceae, a subfamília que divergiu mais cedo mostra estados reduzidos de vários caracteres. Alguns caracteres parecem ser homoplásicos na família, podendo ser relevantes se aplicados em níveis taxonômicos inferiores. Em Poales, os tegumentos compostos por duas camadas celulares e o reduzido número de rudimentos seminais são, provavelmente, estados de caráter plesiomórficos. Não foram observadas limitações reprodutivas significativas durante o desenvolvimento do rudimento seminal de B. nutans. A modulação espacial encontrada entre arabinanos, galactanos e proteínas arabinogalactanos (AGPs) no ovário demarca a trajetória porogâmica do tubo polínico em direção ao gametófito feminino. A produção dessas moléculas é regulada pelo desenvolvimento. Possíveis funções das pectinas e AGPs nesses tecidos são discutidas, como a flexibilidade e expansibilidade da parede celular, sinalização e adesão celular, nutrição e atração do tubo polínico. A detecção química dessa trajetória tem sido observada em outras angiospermas, principalmente com relação às AGPs. Contudo, cada espécie possui um conjunto específico de moléculas, aparentemente não relacionado à posição filogenética. Este estudo mostra que o tubo polínico, possivelmente, aproxima-se do rudimento seminal por sinais direcionais sucessivos do gineceu. / In the gynoecium, the development of spores and female gametophytes occurs within the ovary, and the various specializations of the gynoecium promote its interaction with the male gametophyte until fertilization. Little is known about these interactions in the ovarian portion of the gynoecium. In Bromeliaceae, the histological detailing of the stigma and style is unknown. There are no embryological data for Billbergia. Billbergia nutans (Bromeliaceae, Poales) is an important species as a source of food for pollinators during winter and is under threat of extinction at the state level. This study aims to expand the knowledge about the histological changes of the gynoecium in preparation for pollination and fertilization in angiosperms; to contribute to knowledge of the embryology of Bromeliaceae; and to verify the presence of reproductive limitations or advantages in the embryological development of B. nutans. The analyses were performed with Light Microscopy, under bright field and epifluorescence, and in Scanning Electron Microscopy. Histochemical tests and labelling with monoclonal antibodies were performed for the detection of chemical components. Unpublished data are recorded on the embryology of the genus, the histological structure of the gynoecium in the family, the three-dimensional reconstruction of the female gametophyte in monocotyledons and the immunolocalization of certain pectins in the ovary of angiosperms. The architecture of the conduplicate-spiral stigma results from several events throughout the development. The stigmatic trichomes, the transmitting tissue and the obturator produce a polysaccharidic secretion. The stigmatic trichomes store the secretion in pectic pockets inside its outer periclinal wall. The labyrinthic cell walls are composed by cellulose and pectins and characterize the cells of the transmitting tissue and obturator of B. nutans as transfer cells. Starch dynamics associated with secretion are observed in the gynoecium, and are developmentally regulated. The starch grains are considered as a source of molecules for the production of secretion and many primary pit fields may facilitate such transport. The obturator of Bromeliaceae is similar to those of Liliaceae and Asparagaceae species. The ovules of Bromeliaceae are anatropous, bitegmic and crassinucellate, with a Polygonum-type gametophyte. Many characters are suggested as useful for the taxonomy of the family. The morphology of the chalazal appendage may not be an appropriate character for taxonomic use, due to the variability found in B. nutans. Regarding the evolution of the ovule in Bromeliaceae, the earliest-divergent subfamily shows a reduced state of several characters. Some characters appear homoplasious in the family and may be relevant when applied to lower taxonomic levels. Within Poales, the two-layered integuments and the small number of ovules are probably plesiomorphic character states. Reproductive limitations during ovule development of B. nutans were not found to be significant. The spatial modulation found between arabinan, galactan and arabinogalactan proteins (AGPs) in the ovary delineates the porogamic pollen tube pathway into the female gametophyte. The production of these molecules is developmentally regulated. Possible roles for pectins and AGPs in these tissues are discussed, such as the flexibility and expansibility of the cell wall, cell signaling, cell adhesion, nutrition and attraction of the pollen tube. The chemical detection of this pathway has been observed in other angiosperms, especially with respect to AGPs. However, each species has a specific set of molecules, apparently unrelated to the phylogenetic position. This study shows that the pollen tube possibly approaches the ovule by successive directional cues from the gynoecium.

京都大学 / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(農学) / 乙第13149号 / 論農博第2855号 / 新制||農||1056(附属図書館) / 学位論文||H30||N5096(農学部図書室) / (主査)教授 北島 宣, 教授 土井 元章, 教授 奥本 裕 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DGAM

Chez les végétaux supérieurs, l’embryogenèse est une phase clé du développement au cours de laquelle l’embryon établit les principales structures qui formeront la future plante et synthétise et accumule des réserves définissant le rendement et la qualité nutritionnelle des graines. Ainsi, la compréhension des évènements moléculaires et physiologiques menant à la formation de la graine représente un intérêt agronomique majeur. Toutefois, l'analyse des premiers stades de développement est souvent difficile parce que l'embryon est petit et intégré à l'intérieur du tissu maternel. Solanum chacoense qui présente des fleurs relativement grande facilitant l’isolation des ovules, a été utilisée pour l’étude de la biologie de la reproduction plus précisément la formation des gamètes femelles, la pollinisation, la fécondation et le développement des embryons. Afin d'analyser le programme transcriptionnel induit au cours de la structuration de ces étapes de la reproduction sexuée, nous avons mis à profit un projet de séquençage de 7741 ESTs (6700 unigènes) exprimés dans l’ovule à différents stades du développement embryonnaire. L’ADN de ces ESTs a été utilisé pour la fabrication de biopuces d’ADN. Dans un premier temps, ces biopuces ont été utilisé pour comparer des ADNc issus des ovules de chaque stade de développement embryonnaire (depuis le zygote jusqu’au embryon mature) versus un ovule non fécondé. Trois profils d’expression correspondant au stade précoce, intermédiaire et tardive ont été trouvés. Une analyse plus approfondie entre chaque point étudié (de 0 à 22 jours après pollinisation), a permis d'identifier des gènes spécifiques caractérisant des phases de transition spécifiques. Les annotations Fonctionnelles des gènes differentiellement exprimés nous ont permis d'identifier les principales fonctions cellulaires impliquées à chaque stade de développement, révélant que les embryons sont engagés dans des actifs processus de différenciation. Ces biopuces d’ADN ont été par la suite utilisé pour comparer différent types de pollinisation (compatible, incompatible, semi-compatible et inter-espèce) afin d’identifier les gènes répondants à plusieurs stimuli avant l'arrivé du tube pollinique aux ovules (activation à distance). Nous avons pu démontrer que le signal perçu par l’ovaire était différent et dépend de plusieurs facteurs, incluant le type de pollen et la distance parcourue par le pollen dans le style. Une autre analyse permettant la comparaison des différentes pollinisations et la blessure du style nous a permis d’identifier que les programmes génétiques de la pollinisation chevauchent en partie avec ceux du stress. Cela était confirmé en traitant les fleurs par une hormone de stress, méthyle jasmonate. Dans le dernier chapitre, nous avons utilisé ces biopuces pour étudier le changement transcriptionnel d’un mutant sur exprimant une protéine kinase FRK2 impliqué dans l’identité des ovules. Nous avons pu sélectionner plusieurs gènes candidat touchés par la surexpression de cette kinase pour mieux comprendre la voie se signalisation. Ces biopuces ont ainsi servi à déterminer la variation au niveau transcriptionnelle des gènes impliqués lors de différents stades de la reproduction sexuée chez les plantes et nous a permis de mieux comprendre ces étapes. / In higher plants, embryogenesis is a key phase of development during which the embryo establishes the main structures that will form the future plant, synthesizes, and accumulates the reserves that will define the yield and nutritional quality of the seeds. Thus, understanding the molecular and physiological events leading to the formation of the seed is of major agronomic interest. However, analysis of early stages of development is often difficult because the embryo is small and integrated within the maternal tissue. Solanum chacoense, whose relatively large flowers facilitate the isolation of ovules, was used to study the biology of reproduction, in particular the formation of female gametes, pollination, fertilization and embryo development. To analyze the transcriptional program induced during these stages of sexual reproduction, we produced amplicon-derived microarrays with 7741 ESTs isolated from ovules bearing embryos from different developmental stages. These chips were first used to compare cDNA of unfertilized ovule with ovule cells of each stage of embryonic development (from zygote to mature embryo). During embryogenesis, three major expression profiles corresponding to early, middle and late stages of embryo development were identified. Further analysis, of time points taken every 2 days from 0 to 22 days after pollination allowed the identification of a subset of stage-specific and transition-specific genes. Functional annotation of differentially expressed genes allowed us to identify the major cell processes implicated at each stage of development and revealed that embryos are engaged in active differentiation. The DNA microarrays were then used to compare different types of pollination (compatible, incompatible, semi-compatible and inter-species) to identify genes responding to various stimuli before the pollen tube reach the ovules (activation at distance). We found that the signal received by the ovary was different and depended on several factors including the pollen source and the distance traveled by the pollen in the style. Another analysis comparing different pollinations with wounding of the style showed that the genetic programs of pollination overlap with those of stress. This was confirmed by treating the flowers with a stress hormone, methyl jasmonate. lastly, we used the microarrays to study transcriptional changes in mutant ScFRK2. The over expression of FRK2 affect the ovule identity. We were able to select several candidate genes that may have a role in ovules identity signaling. These chips were used to determine the variation in transcription of genes involved at various stages of sexual reproduction in plants and has allowed us to better understand these steps at the transcriptional level.

Chez les végétaux supérieurs, l’embryogenèse est une phase clé du développement au cours de laquelle l’embryon établit les principales structures qui formeront la future plante et synthétise et accumule des réserves définissant le rendement et la qualité nutritionnelle des graines. Ainsi, la compréhension des évènements moléculaires et physiologiques menant à la formation de la graine représente un intérêt agronomique majeur. Toutefois, l'analyse des premiers stades de développement est souvent difficile parce que l'embryon est petit et intégré à l'intérieur du tissu maternel. Solanum chacoense qui présente des fleurs relativement grande facilitant l’isolation des ovules, a été utilisée pour l’étude de la biologie de la reproduction plus précisément la formation des gamètes femelles, la pollinisation, la fécondation et le développement des embryons. Afin d'analyser le programme transcriptionnel induit au cours de la structuration de ces étapes de la reproduction sexuée, nous avons mis à profit un projet de séquençage de 7741 ESTs (6700 unigènes) exprimés dans l’ovule à différents stades du développement embryonnaire. L’ADN de ces ESTs a été utilisé pour la fabrication de biopuces d’ADN. Dans un premier temps, ces biopuces ont été utilisé pour comparer des ADNc issus des ovules de chaque stade de développement embryonnaire (depuis le zygote jusqu’au embryon mature) versus un ovule non fécondé. Trois profils d’expression correspondant au stade précoce, intermédiaire et tardive ont été trouvés. Une analyse plus approfondie entre chaque point étudié (de 0 à 22 jours après pollinisation), a permis d'identifier des gènes spécifiques caractérisant des phases de transition spécifiques. Les annotations Fonctionnelles des gènes differentiellement exprimés nous ont permis d'identifier les principales fonctions cellulaires impliquées à chaque stade de développement, révélant que les embryons sont engagés dans des actifs processus de différenciation. Ces biopuces d’ADN ont été par la suite utilisé pour comparer différent types de pollinisation (compatible, incompatible, semi-compatible et inter-espèce) afin d’identifier les gènes répondants à plusieurs stimuli avant l'arrivé du tube pollinique aux ovules (activation à distance). Nous avons pu démontrer que le signal perçu par l’ovaire était différent et dépend de plusieurs facteurs, incluant le type de pollen et la distance parcourue par le pollen dans le style. Une autre analyse permettant la comparaison des différentes pollinisations et la blessure du style nous a permis d’identifier que les programmes génétiques de la pollinisation chevauchent en partie avec ceux du stress. Cela était confirmé en traitant les fleurs par une hormone de stress, méthyle jasmonate. Dans le dernier chapitre, nous avons utilisé ces biopuces pour étudier le changement transcriptionnel d’un mutant sur exprimant une protéine kinase FRK2 impliqué dans l’identité des ovules. Nous avons pu sélectionner plusieurs gènes candidat touchés par la surexpression de cette kinase pour mieux comprendre la voie se signalisation. Ces biopuces ont ainsi servi à déterminer la variation au niveau transcriptionnelle des gènes impliqués lors de différents stades de la reproduction sexuée chez les plantes et nous a permis de mieux comprendre ces étapes. / In higher plants, embryogenesis is a key phase of development during which the embryo establishes the main structures that will form the future plant, synthesizes, and accumulates the reserves that will define the yield and nutritional quality of the seeds. Thus, understanding the molecular and physiological events leading to the formation of the seed is of major agronomic interest. However, analysis of early stages of development is often difficult because the embryo is small and integrated within the maternal tissue. Solanum chacoense, whose relatively large flowers facilitate the isolation of ovules, was used to study the biology of reproduction, in particular the formation of female gametes, pollination, fertilization and embryo development. To analyze the transcriptional program induced during these stages of sexual reproduction, we produced amplicon-derived microarrays with 7741 ESTs isolated from ovules bearing embryos from different developmental stages. These chips were first used to compare cDNA of unfertilized ovule with ovule cells of each stage of embryonic development (from zygote to mature embryo). During embryogenesis, three major expression profiles corresponding to early, middle and late stages of embryo development were identified. Further analysis, of time points taken every 2 days from 0 to 22 days after pollination allowed the identification of a subset of stage-specific and transition-specific genes. Functional annotation of differentially expressed genes allowed us to identify the major cell processes implicated at each stage of development and revealed that embryos are engaged in active differentiation. The DNA microarrays were then used to compare different types of pollination (compatible, incompatible, semi-compatible and inter-species) to identify genes responding to various stimuli before the pollen tube reach the ovules (activation at distance). We found that the signal received by the ovary was different and depended on several factors including the pollen source and the distance traveled by the pollen in the style. Another analysis comparing different pollinations with wounding of the style showed that the genetic programs of pollination overlap with those of stress. This was confirmed by treating the flowers with a stress hormone, methyl jasmonate. lastly, we used the microarrays to study transcriptional changes in mutant ScFRK2. The over expression of FRK2 affect the ovule identity. We were able to select several candidate genes that may have a role in ovules identity signaling. These chips were used to determine the variation in transcription of genes involved at various stages of sexual reproduction in plants and has allowed us to better understand these steps at the transcriptional level.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

O processo de fertilização está intimamente relacionado ao íon cálcio. Há relatos que bloqueadores de canais de íons cálcio voltagem-dependentes, utilizados na terapia anti-hipertensiva, podem levar à infertilidade masculina, mas poucos relatos são os de seus efeitos sobre o oócito. O objetivo deste experimento foi verificar a influência dos bloqueadores de canais de cálcio voltagem-dependentes do tipo-L, verapamil, nifedipina e diltiazem, sobre os gametas masculino e feminino. Machos e fêmeas hamsters foram utilizados em testes in vivo e in vitro. Foram realizados tratamentos in vitro no Experimento I: espermatozóides foram capacitados em meios contendo três concentrações de bloqueadores de canais de cálcio e avaliados quanto à capacitação espermática, hiperatividade e fertilidade in vitro. Oócitos foram tratados previamente por 30 minutos com quatro concentrações de antagonistas de canais de cálcio e submetidos a teste de fertilização in vitro e à avaliação do comportamento dos grânulos corticais. No Experimento II, os bloqueadores de canais de cálcio foram administrados, duas vezes ao dia, por 60 dias nos machos e por 30 dias nas fêmeas, que foram analisados pela fertilidade in vivo, capacitação e hiperatividade espermáticas, fecundação in vitro e exocitose dos grânulos corticais, e microscopia eletrônica de transmissão nos oócitos tratados in vivo. No Experimento III, a concentração intracelular de cálcio foi mensurada em espermatozóides e oócitos na presença dos bloqueadores de canais de cálcio. Como resultados, no Experimento I, os fármacos atuaram de forma dose-dependente, os espermatozóides tratados apresentaram menor taxa de capacitação espermática, de hiperatividade e de fecundação in vitro. Os oócitos tratados mostraram menor taxa de fertilização in vitro em relação ao controle e, nos grupos verapamil e diltiazem, exocitose parcial dos grânulos corticais e ativação não completa dos oócitos. O Experimento II demonstrou que os machos dos grupos tratados tiveram menor taxa de capacitação espermática, de hiperatividade e de fertilidade in vitro em relação ao grupo controle, e nos grupos verapamil e nifedipina houve uma redução da fertilidade refletida no número de fêmeas paridas em relação ao grupo controle e diltiazem. A fecundação in vivo das fêmeas tratadas não variou entre os grupos; porém, a taxa de fertilização in vitro dos oócitos de fêmeas tratadas in vivo com os antagonistas foi menor em relação ao controle; tanto a exocitose dos grânulos corticais quanto a microscopia eletrônica não foram detectadas diferenças entre os grupos. As ninhadas de fêmeas que receberam a terapia no início da gestação apresentaram menor peso ao nascimento e maior taxa de mortalidade. No Experimento III, notou-se que os fármacos causaram um bloqueio do influxo de cálcio extracelular tanto em espermatozóides como em oócitos. Concluiu-se que, tanto espermatozóides como oócitos, possuem em sua membrana plasmática canais de íons cálcio sensíveis aos bloqueadores de canais de cálcio voltagem-dependentes do tipo-L. Nos tratamentos in vitro, estes fármacos atuaram negativamente na capacidade de fecundação dos espermatozóides e dos oócitos. A terapia com os bloqueadores de canais de cálcio reduziu a fertilidade nos machos, mas não nas fêmeas. A administração dos bloqueadores no início da gestação causou efeitos teratogênicos / Fertilization process is closely related with calcium ion. There are reports about voltage-dependent calcium ion channel blockers of anti-hypertension therapeutic use causing male infertility, but there are few reports about such effects on the oocyte. The main goal of this experiment was to check the influence of verapamil, nifedipine and diltiazem (L-type voltage-dependent calcium ion channel blockers) on spermatozoa and oocytes. Male and female hamsters were used for in vivo and in vitro experiment. In vitro treatments were preformed in the Experiment I, in which: spermatozoa were capacitated in three concentrations of the three calcium ion channel blockers and they were evaluated for sperm capacitation, hyperactivity and in vitro fertility. Oocytes were incubated for 30 minutes in four concentrations of the same calcium channel antagonists and submitted to in vitro fertilization and evaluation of cortical granules exocytosis. In the Experiment II, calcium channel blockers were supplied twice per day to males during 60 days and to females during 30 days. After this period, drug effects on the animals were evaluated through in vivo fertility, sperm capacitation and hyperactivity, in vitro fertilization, cortical granules exocytosis and transmission electronic microscopy of in vivo treated oocytes. In the Experiment III, the intracellular calcium concentrations were measured in spermatozoa and oocytes in the presence of calcium ion channel blockers. As results, in the Experiment I, the antagonists presented dose-dependent effects, affecting sperm capacitation rate, hyperactivity and in vitro fertilization rate on treated spermatozoa. Treated oocytes presented lower in vitro fertilization rate when compared to the control group and, in the verapamil and diltiazem groups, cortical granules exocytosis was partial and oocyte activation was not concluded. Experiment II showed that male hamsters of treatment groups presented lower sperm capacitation rate, hyperactivity and in vitro fertilization rate and there were fewer pregnant females, demonstrating a reducing male fertility in verapamil and nifedipine groups when compared to the control and diltiazem groups. In vivo fertility of treated females did not change among groups; however, in vitro fertilization rates in oocytes of calcium antagonists in vivo treated females were lower. Nor cortical granules exocytosis neither electronic microscopy detected differences among groups. Progeny of females that received the therapy in the beginning of pregnancy presented lower birth weight and higher mortality rate. In the Experiment III, the antagonists blocked extracellular calcium influx in spermatozoa and in oocytes. It is concluded that, there were calcium ion channels with sensibility to L-type voltage-dependent calcium ion channel blockers in the plasmatic membrane of spermatozoa and oocytes. In in vitro treatments, these antagonists influenced negatively spermatozoa and oocytes capacity of fertilization. Calcium channel blocker therapy reduced the fertility in males, but not in females. Calcium channel blockers supplied in the beginning pregnancy caused teratogenic effects