The laws for the inheritance of animal mitochondrial DNA differ from those revealed for nuclear DNA. In contrast to nuclear genes, animal mitochondrial DNA (mtDNA) is predominantly inherited through the maternal line and is typically assumed to be nonrecombining. The absence of both paternal transmission (hereafter: paternal leakage) and heterologous recombination of mtDNA are assumed to be key characteristics of mitochondrial DNA inheritance, which has enabled evolutionary models to be much simpler than those needed for the interpretation of nuclear DNA. However, recent revelations of paternal leakage in the animal kingdom challenge our current knowledge about mtDNA inheritance and the utility of mtDNA as a molecular marker. The occurrence of paternal leakage potentially introduces new haplotypes into populations and therefore impacts on the interpretation of mtDNA analysis. To date, it is unclear whether the documented cases of paternal leakage are exceptions to the general rule or if these events occur more frequently than so far believed. If this event occurred at a measurable frequency, it is vital to implement such data into models of mtDNA evolution to improve the accuracy at which evolutionary relationships and times of divergence are estimated. In this thesis, I aimed to provide an insight into the broader patterns of mtDNA inheritance using chinook salmon as a model organism. I first sought to delimit the frequency of paternal leakage in chinook salmon and further investigated two major mechanisms which are believed to limit paternal leakage: The many-fold dilution of paternal mtDNA by maternal mtDNA upon fertilization and the genetic bottleneck mtDNA is believed to be exposed to during early developmental stages. A screen of roughly 10.000 offspring did not reveal the presence of paternal mtDNA within these samples delimiting the maximum frequency of paternal leakage in this system to 0.18% (power of 0.95) and 0.27% (power of 0.99), suggesting that the occurrence of paternal leakage is most likely an exception to the general rule. To infer the dilution of paternal mtDNA upon fertilization, I employed real-time PCR and determined the mtDNA content of salmon spermatozoa and oocytes to be 5.73 ± 2.28 and 3.15x109 ± 9.98x108 molecules per gamete, respectively. Accordingly, the estimated ratio of paternal to maternal mtDNA in zygotes is 1:7.35x108 ± 4.67x108. This estimate is 3 to 5 orders of magnitude smaller than the ratio revealed for mammals. Consequently, and if the dilution acts as an efficient barrier against the transmission of paternal mtDNA, paternal inheritance of mtDNA per offspring will be much less likely in this system than in mammals. To estimate at what probability the diminutive contribution of paternal mtDNA in zygotes is potentially inherited to offspring, I determined the size of the bottleneck acting on mtDNA during both embryogenesis and oogensis by examining the transmission of mtDNA variants to offspring and oocytes within a pedigree of heteroplasmic individuals. The number of segregating units (mtDNAs) between a mother’s somatic tissue and oocytes was estimated to be 109.3 (median = 109.3; 62.4 < NeOog < 189.6; 95% confidence interval) and from a mother’s soma to offspring’s soma 105.4 (median = 105.4; 70.3 < NeEmb < 153.1; 95% confidence interval). Detected variances in allele frequency among oocytes were not significantly different from those in offspring, strongly suggesting that segregation of mtDNA occurs during oogenesis with its completion before oocyte maturation. However, considering a ratio of roughly 1:7.35x108 for paternal to maternal mtDNA in zygotes and that approximately 109.3 (NeOog) of the mitochondrial genomes present in zygotes are ultimately inherited to offspring, the probability for paternal mtDNA to be transmitted to offspring is in round terms 1.0x10-11/paternal mtDNA molecule. In summary, the results presented in this thesis document the presence of efficient barriers to prohibit the inheritance of minor allele contributions, such as paternal mtDNA, to offspring. These results strongly suggest that paternal leakage is an exception to the general rule. Furthermore, in comparison to studies undertaken in mammals, my results indicate that mechanisms in place to prevent paternal leakage may be unequally efficient among different animal taxa, reflecting differences in life traits, such as gamete morphology, gamete investment and reproductive strategies. Nonetheless, by the means of the dilution effect in zygotes and the genetic bottleneck during oogenesis, the occurrence of paternal leakage might be simply a quantitative phenomenon and cannot be excluded per se. The increasing number of documented cases of paternal leakage clarifies that its occurrence must be considered when applying mtDNA as a genetic marker. Furthermore, for species in which mtDNA inheritance can be confirmed to be purely random, theoretical frequencies of paternal leakage can be inferred and potentially implemented into models of mtDNA evolution.

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

Orientador: Maria da Gloria Buzinaro / Resumo: A diarreia neonatal em bovinos é muito comum e resulta em importantes perdas econômicas. O rotavírus constitui um dos principais agentes relacionado à síndrome diarreica, que pode acometer também seres humanos. A ocorrência de rotavírus em bovinos leiteiros e de corte dos Estados de Minas Gerais, Goiás e Mato Grosso do Sul foi analisada por meio de dados epidemiológicos obtidos no período de 2006 a 2010, do Laboratório de Rotaviroses, da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV/Unesp) de Jaboticabal, São Paulo. No período estudado, foram obtidas 851 amostras de fezes de bezerros, na faixa etária de um a 90 dias de idade, independentemente da manifestação de sinal clínico de diarreia. As amostras foram provenientes de 47 rebanhos leiteiros e 30 rebanhos de corte. A análise foi feita pela técnica de eletroforese em gel de poliacrilamida (PAGE) que indicou animais positivos em 29,9% (23/77) dos rebanhos e 7,1% (60/851) das amostras. Maior prevalência de animais positivos foi encontrada em amostras de bezerros de corte, com 12% (45/370). Dos casos de diarreia, 22,6% (45/199) dos bezerros foram positivos, enquanto 2,3% (15/642) foram detectados em bezerros sem diarreia. O Estado de Goiás apresentou maior prevalência de animais positivos (11,7%, 33/282), seguido por Mato Grosso do Sul (6,5%, 17/260) e Minas Gerais (3,2%, 10/309). A frequência da infecção por rotavírus foi maior em bezerros com idade inferior a 30 dias e nos meses mais chuvosos do ano. De acordo com a mig... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Made available in DSpace on 2015-04-11T13:38:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao-Janaina Roriz Hipolito.pdf: 4312682 bytes, checksum: ecb7ef268b16e006660e9770d5f663b4 (MD5) Previous issue date: 2006-07-28 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / A malária é um problema de saúde pública na região Amazônica, mais de 200 mil casos dessa doença ocorrem anualmente no Amazonas, sendo 80% deles causados pelo P. vivax, que vem apresentando índices crescentes de morbidade, principalmente associados à diminuição da sensibilidade aos antimaláricos. Dentre as estratégias para combate e controle da doença, a identificação rápida e precisa da espécie é ferramenta indispensável para um tratamento apropriado, diminuição do risco de transmissão e melhor entendimento da epidemiologia desses parasitas. A técnica microscópica da gota espessa é a principal para diagnóstico da malária, entretanto, outros métodos vêm sendo testados, principalmente os moleculares que tem se mostrado mais sensíveis e específicos para detectar e diferenciar as espécies em baixas parasitemias. Avanços desse método, como a PCR em tempo real, permitem que o resultado do teste seja detectado simultaneamente a amplificação, diminuindo o tempo gasto para a realização do diagnóstico. Com o intuito de detectar molecularmente a malária, verificando a presença de plasmódios, o diagnóstico molecular foi realizado através das técnicas de PCR em tempo real e nested-PCR, para se fazer uma comparação desses dois métodos com o diagnóstico microscópico da gota espessa em 300 amostras criopreservadas, 200 coletadas no dia inicial do tratamento (D0), das quais 88% (176/200) eram provenientes de pacientes de Manaus, as 24 amostras restantes (12%) eram provenientes de localidades do interior do Amazonas: São Gabriel da Cachoeira (09), Tefé (08), Humaitá (04) e Careiro (03). Apenas 9% dessas amostras tinham diagnóstico microscópico de monoinfecção por P. falciparum e 91% (182/200) por P. vivax, não havia nenhuma amostra mista pelo diagnóstico microscópico. O diagnóstico molecular por nested-PCR confirmou a presença de DNA de plasmódio em 100% das amostras monoinfectadas. Adicionalmente, foram observadas infecções mistas, co-infecção de P. falciparum e P. vivax, em 19% (38/200) destas amostras. O diagnóstico molecular por PCR em tempo real (Lightcycler, Roche®) foi realizado em apenas 17% (34/200) dessas amostras. A co-positividade (sensibilidade) dos testes para P. vivax foi em média 71% e a co-negatividade (especificidade) 92%, para P. falciparum a co-positividade foi 91% e a conegatividade 79%. A concordância entre os testes foi regular. As 100 amostras restantes haviam sido coletadas no sétimo dia (D7) de tratamento e eram negativas pela microscopia. O diagnóstico molecular demonstrou 21% de positividade. Este estudo mostrou que muitas infecções mistas vêm sendo subestimadas para fins de avaliação epidemiológica, demonstrando que a sensibilidade e especificidade do diagnóstico molecular são superiores a do teste microscópico. O diagnóstico molecular seria então mais indicado como teste complementar no diagnóstico de pacientes com baixas parasitemias, na análise da quantidade de portadores assintomáticos, em estudo de infecções criptônicas e na avaliação da negativação da parasitemia para monitoramento terapêutico, e em estudos que visem a diminuição da transmissão pela existência de prováveis gametócitos persistentes após o tratamento. Entretanto, esse método não é indicado para rotina de diagnóstico de malária, uma vez que os resultados positivos por essa técnica não significam necessariamente que o paciente desenvolva a doença.