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    <title>OPUS 4 Latest Documents RSS Feed</title>
    <description>Latest documents</description>
    <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/index/index/</link>
    <pubDate>Wed, 27 Mar 2013 09:22:53 +0100</pubDate>
    <lastBuildDate>Wed, 27 Mar 2013 09:22:53 +0100</lastBuildDate>
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      <title>Effektivität von Umweltbildung zum Thema Wasser – Empirische Studie zu Naturverbundenheit, Umwelteinstellungen und Umweltwissen</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/1127</link>
      <description>Die Stärkung des Umweltbewusstseins in der Bevölkerung ist heute notwendiger denn je. Um Umweltprobleme zu lösen und vorzubeugen, soll adäquate Umweltbildung unter anderem darauf abzielen, Motivation, Einstellungen und Wissen für den Schutz und Erhalt der natürlichen Umwelt zu fördern (IUCN, UNEP &amp; WWF, 1991; Potter, 2010). Naturverbundenheit stellt eine wichtige Motivation für den Umweltschutz dar und wird durch direktes, affektives Naturerleben gestärkt (z.B. Kaiser, Roczen &amp; Bogner, 2008; Davis, Green &amp; Reed, 2009). Diese Verbundenheit kann sich, ebenso wie Umwelteinstellungen, im Laufe des Lebens verändern, was sich wahrscheinlich auf die Effizienz von Umweltbildung bezüglich der unterschiedlichen Altersgruppen auswirkt (Bruni &amp; Schultz, 2010; Ernst &amp; Theimer, 2011). Frick und Kollegen (2004) gehen von drei kognitiven Wissensarten aus, die für ökologisch-nachhaltiges Handeln essentiell sind: System-, Handlungs- und Wirksamkeitswissen, welche bewusst in Bildungsaktionen integriert werden sollten. &#13;
Bis heute ist nicht genau untersucht, wie sich Schüler/innen ungleichen Alters hinsichtlich ihrer Naturverbundenheitswerte und Umwelteinstellungen unterscheiden. Es ist ebenfalls unklar, ob Kinder und vorpubertäre Jugendliche durch Umweltbildung in den genannten Aspekten unterschiedlich beeinflusst werden, und ob ein erzielter Effekt über einen längeren Zeitraum nach einer Intervention bestehen bleibt. Eine systematische Integration der drei Umweltwissensarten in ein Umweltbildungsprojekt stellt eine zusätzliche Herausforderung dar, durch die eine Zunahme der spezifischen Umweltwissensarten und deren Konvergenz nachgewiesen werden kann. Aus diesem Grund befasst sich die vorliegende Studie zunächst mit dem Ist-Zustand der Naturverbundenheit und den Umwelteinstellungen von 9 bis 13-Jährigen. Anschließend wird der Effekt eines umfassenden viertägigen Umweltbildungsprogramms auf Naturverbundenheit, Umwelteinstellungen und Umweltwissen untersucht. &#13;
Am Schullandheim-Projekt zum Thema „Wasser im Leben - Leben im Wasser“ nahmen rund 200 Schüler/innen teil. Die Naturverbundenheit wurde mit der INS-Skala ermittelt (Inclusion of Nature in Self; Schultz, 2002), die Umwelteinstellungen mit den Subskalen preservation und utilisation nach dem 2-MEV-Modell (Two Major Environmental Values; z.B. Bogner &amp; Wiseman 2006) und die Wissensarten mit drei neu entwickelten Skalen. Alle Skalen waren in einem Fragebogen eingebettet, welcher als Vor-, Nach- und Behaltenstest eingesetzt wurde. Eine externe Kontrollgruppe, die nicht am Projekt teilnahm, füllte ausschließlich die Fragebögen aus. &#13;
Die Ergebnisse zeigen für 9 bis 10-Jährige (Klasse 4) eine stärkere Naturverbundenheit und bessere Umwelteinstellungen als für 11 bis 13-Jährige (Klasse 6). Der Effekt des Umweltbildungsprojekts auf die Naturverbundenheit und Umwelteinstellungen ist bei den jüngeren Schüler/innen größer als bei den älteren. Beide Altersgruppen zeigen direkt nach der Teilnahme eine größere Naturverbundenheit, die jedoch nur bei den jüngeren Teilnehmer/innen auch über vier Wochen nach dem Projekt bestehen bleibt. Ein ähnliches Bild zeigt sich bezüglich der Umwelteinstellungen: Beide Einstellungen der jüngeren Schüler/innen verbessern sich durch die Programmteilnahme, jedoch bleibt nur preservation auch nach dem Projekt verbessert. Im Vergleich dazu zeigt die preservation-Einstellung der älteren Schüler/innen nur eine kurzfristige Verbesserung, die utilisation-Einstellung wurde nicht beeinflusst. Der Beginn der Pubertät bei den älteren Schüler/innen könnte der Grund für die geringere Naturverbun¬denheit und die ungünstigeren Umwelteinstellungen sein. Aufgrund ihres Alters streben die vorpubertären Schüler/innen wahrscheinlich bereits nach Unabhängigkeit und erleben emotionale Distanz zu anderen (Parra &amp; Oliva, 2009; Steinberg &amp; Silverberg, 1986) und möglicherweise auch zur Natur. Die neuen Skalen zur Messung der Umweltwissensarten erwiesen sich als reliabel und homogen. Das Umweltwissensniveau und die Wissenskonvergenz der Schüler/innen nehmen durch die Projektteilnahme zu und beide bleiben größtenteils über den Zeitraum von vier Wochen nach dem Projekt erhalten. Wirksamkeitswissen zeigt den geringsten Wissenszuwachs, was durch die hierarchische Abhängigkeit der Umweltwissensarten erklärt werden kann. Zusammenfassend war das viertägige Umweltbildungsprojekt bezüglich Naturverbundenheit, Umwelteinstellungen und Umweltwissen vor allem bei den 9 bis 10-jährigen Schüler/innen erfolgreich. Die Befunde werden abschließend bezüglich ihrer Herausforderungen für die Bildungsforschung und ihrer Konsequenzen für die schulische Umweltbildung beleuchtet. &#13;
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      <author>Anne K. Liefländer</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/1127</guid>
      <pubDate>Wed, 27 Mar 2013 09:22:53 +0100</pubDate>
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      <title>Umweltbildung zum Thema Klimawandel im botanischen Garten: Wissen, Einstellungen und Konzepte von Jugendlichen</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/1049</link>
      <description>Das Thema Klimawandel ist eines der wichtigsten sozio-wissenschaftlichen Themen unserer Zeit (Klosterman &amp; Sadler, 2010) und sicherlich auch eine der größten Bedrohungen für unsere Ökosysteme (Fischlin et al., 2007). Dementsprechend groß ist das Interesse sowohl in der Wissenschaft als auch in der Öffentlichkeit. Die Komplexität des Phänomens, seine vielfältigen lokalen und globalen Auswirkungen sowie die Flut an, teilweise inkorrekten, Informationen, mit denen (nicht nur) Jugendliche konfrontiert werden (Weingart et al., 2000), führen zu Unsicherheiten (Fortner et al., 2000) und erschweren ein Verstehen des Klimawandels zusätzlich. Entsprechende Umfragen zeigen Jugendliche durchaus bereit, im Klimaschutz aktiv zu werden, sie dokumentieren häufig aber auch eine individuelle Hilflosigkeit angesichts des globalen Charakters des Klimawandels (Emnid, 2009; forsa, 2009). Durch oft widersprüchliche Informationen entstehen häufig Alltagsvorstellungen über den Klimawandel, die mit der wissenschaftlichen Sichtweise nicht übereinstimmen (z. B. Andersson &amp; Wallin, 2000; Lombardi &amp; Sinatra, 2010; Shepardson et al., 2009). Das Thema Klimawandel bedarf daher einer Kommunikationsstrategie, die gängige Alltagsvorstellungen mit der wissenschaftlichen Sichtweise auf einen gemeinsamen Nenner bringen kann, aber auch Handlungsoptionen vermittelt, um die vorhandene Aktionsbereitschaft zu aktivieren (Bord et al., 2000).&#13;
Die vorliegende Studie zieht konsequent die Prinzipien der Umweltbildung als Basis für eine Bildung zum Thema Klimawandel heran, also die Wissensvermittlung zu umweltrelevanten Themen, die Förderung von umweltfreundlichen Einstellungen sowie die Unterstützung einer besseren Naturverbundenheit (Stern et al., 2008). Zum Erreichen dieser Ziele bieten sich außerschulische Lernorte für Umweltbildungsprogramme besonders an, da sie direkte Erlebnisse mit der Natur ermöglichen und so neben kognitiven auch affektive Domänen ansprechen. Die vorliegende Studie wurde ganz bewusst am außerschulischen Lernort botanischer Garten durchgeführt, weil hier ausgewählte Pflanzenarten aus nahezu allen Ökosystemen der Welt vertreten sind. Dadurch steht Kindern und Jugendlichen sozusagen ein „Fenster zur botanischen Welt“ zur Verfügung, welches globale Auswirkungen des Klimawandels hervorragend veranschaulichen kann.&#13;
Alle vier vorgestellten Studien beleuchten das kognitive Wissen und Vorstellungen von Jugendlichen zwischen 14 und 19 Jahren zum Thema Klimawandel; sie beschreiben ihre Naturverbundenheit und Umwelteinstellungen und deren positive Beeinflussung durch ein speziell abgestimmtes Umweltbildungsprogramm in einem botanischen Garten. Darüber hinaus werden gezielte Implikationen für die Entwicklung und Durchführung ähnlicher Programme vorgeschlagen.&#13;
Teilstudie A bezieht sich auf die Veränderung von Schülervorstellungen in Abhängigkeit von der Gestaltung von Unterrichtsmaterialien. Beispielsweise konnte durch ein gezieltes Eingehen auf typische Alltagsvorstellungen eine höhere Rate an Veränderungen hin zu wissenschaftlichen Konzepten erreicht werden. Teilstudie B beschreibt Alltagskonzepte von Jugendlichen und deren Beeinflussung durch ein Umweltbildungsprogramm hin zu den wissenschaftlich korrekten Konzepten zum Thema Klimawandel. Dabei wird speziell eine Methode zur Erfassung solcher Veränderungen der Schülervorstellungen dargelegt, die auch im Unterrichtsalltag leicht und ohne großen Zeitaufwand einzusetzen ist. Teilstudie C zeigt das kognitive Wissen der teilnehmenden Jugendlichen sowohl direkt nach dem Programm als auch vier bis sechs Wochen später als signifikant höher als vor einer Programmteilnahme. Schließlich weist Teilstudie D direkt nach einer Programmteilnahme erhöhte Umwelteinstellungen und erhöhte Naturverbundenheit nach, die allerdings über den längeren Zeitraum von vier bis sechs Wochen betrachtet nur bezüglich der Ausnutzung der Natur bestehen blieb; der Grad der Naturverbundenheit sowie die positivere Einstellung zum Naturschutz fielen wieder auf das Ausgangniveau zurück, bedürfen demnach einer wiederholten Intervention. &#13;
In der Zusammenfassung bleibt also festzuhalten, dass kurzfristige Umweltbildungsprogramme zum Thema Klimawandel durchaus effektiv und langfristig das kognitive Wissen der Schülerinnen und Schüler  erhöhen können; dies gilt ebenso für die Einstellung bezüglich der Ausnutzung der Natur, nicht aber für die Naturverbundenheit oder Umweltschutzeinstellungen. Letztere zeigten nur kurzfristig eine positive Veränderung. Eine längere Programmdauer und wiederholte Naturerlebnisse könnten hier Abhilfe schaffen. Darüber hinaus wird der Vorteil einer unterrichtlichen Einbindung von Alltagsvorstellungen erfolgreich aufgezeigt, konsequenteres Eingehen auf bestehende Vorstellungen im Unterricht wirkt sich direkt auf die Effektivität aus. Künftige vergleichbare Lerneinheiten sollten dies berücksichtigen.&#13;
</description>
      <author>Daniela Sellmann</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/1049</guid>
      <pubDate>Fri, 21 Dec 2012 11:28:45 +0100</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Umsetzung verschiedener didaktischer Theorien im außerschulischen Unterricht: Potentiale und Grenzen des wiederentdeckten Lernorts Bauernhof</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/1040</link>
      <description>Die Entfremdung von Lebensmittelproduktion und landwirtschaftlicher Praxis sowie das Unwissen über enge Verflechtungen zwischen Umwelt und Landwirtschaft der heranwachsenden Generation (Ernst &amp; Theimer, 2011; Hubert, Frank, &amp; Igo, 2000; Tal, 2008) sind ein allgemeines gesellschaftliches Problem, dem man mit Bildung begegnen kann und sollte (Harms, King, &amp; Francis, 2009). Um diese Themen, im Sinne einer Bildung für nachhaltige Entwicklung, zu vermitteln und so innerhalb der Gesellschaft zu festigen, scheint sich am besten situationsbezogenes und kontext-orientiertes Lernen am außerschulischen Lernort Bauernhof zu eignen (Knobloch, Ball, &amp; Allen, 2007). Kontext-orientiertes Lernen ermöglicht den Schülerinnen und Schülern  das in der Schule Gelernte auf den Alltag zu übertragen und so effektiver zu lernen (Bennett, Lubben, &amp; Hogarth, 2007).&#13;
Das in dieser Studie entwickelte agrarische Umweltbildungsprojekt unterscheidet sich bewusst von bestehenden, zum Teil mehrtägigen und erlebnisorientierten Projekten, indem es Schulpraxisrelevanz für sich beansprucht: Es wird auf Ansprüche und Anforderungen des Lehrplans (fachliche Inhalte, Kompetenzvermittlung, kurze Projektdauer), der Lehrer (einfache Organisation und Durchführbarkeit) und der Schüler (schülerzentrierte und kooperative Lernmethode) Rücksicht genommen und diese bestmöglich umgesetzt. &#13;
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Die Zielsetzungen der Promotionsstudie waren zum einen genauere Untersuchungen zur Naturverbundenheit von Kindern (Teilarbeit A), die Erziehung zu umweltfreundlicherem Konsumverhalten (Teilarbeit B) und eine kognitive Wissensvermittlung durch das entwickelte Projekt (Teilarbeit C). Darüber hinaus wurden noch Schülervorstellungen zur landwirtschaftlichen Praxis am Anfang und Ende der Sekundarstufe I erhoben (Teilarbeit D), um die Wahrnehmung von Landwirtschaft bei Kindern und Jugendlichen in einer modernen Industriegesellschaft besser beurteilen zu können. Das Wissen dieser Vorstellungen ist als Basis zur Erarbeitung effizienter Bildungsmaßnahmen in diesem Bereich erforderlich. &#13;
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Teilarbeit A zeigt sowohl einen negativen Zusammenhang zwischen dem Alter (untersucht wurde der Zeitraum vor dem Einsetzen der Pubertät (9 – 13 Jahre)) als auch einen positiven Zusammenhang zwischen den kognitiven Fähigkeiten (Indikatorvariable: Schulform) und dem Grad der Naturverbundenheit. &#13;
Frühere Studien (Davis, 2011; Schultz, 2002) zeigten einen engen Zusammenhang zwischen Naturverbundenheit und umweltfreundlichem Verhalten. Dennoch hat sich in Teilarbeit B herausgestellt, dass Naturverbundenheit bei den Bildungsprojekt-Teilnehmern (Durchschnittsalter: 11,5 Jahre) keinen wichtigen Beitrag zur Intention für umweltfreundlicheres Konsumverhalten leistete, ebenso wenig wie das neu hinzugewonnene Wissen. Signifikant hingegen waren die Korrelationen mit situationsbedingten Lernemotionen, die direkt im Anschluss an die Unterrichtseinheit gemessen wurden. Jedoch war das Konsumverhalten nach sieben Wochen wieder auf dem vor der Intervention gemessenem Ausgangsniveau. &#13;
Wissensvermittlung, die Hauptintention der meisten Bildungsprojekte, erwies sich in Teilstudie C für die teilnehmenden Schüler insgesamt, unabhängig vom Lernort (Klassenzimmer vs. Bauernhof), als erfolgreich. Schlüsselt man die einzelnen Wissensbereiche weiter auf, so ergab sich ein signifikanter mittelfristiger Lernzuwachs bei Mädchen zum Thema Ernährung, und ein signifikanter kurz- und mittelfristiger Lernzuwachs für das Themengebiet Landwirtschaft bei beiden Geschlechtern. &#13;
Schließlich wurde in Teilstudie D Schülervorstellungen zu den Aufgaben eines Landwirts erhoben. Hierzu wurden Schüler am Anfang der Sekundarstufe I (5./6. Jahrgangsstufe) und am Ende (10. Jahrgangsstufe) befragt. Bei der induktiven Kategorienbildung der qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring (2007) ergaben sich kaum Unterschiede zwischen den Altersgruppen, jedoch lag der Schwerpunkt der Arbeitsaufgaben für die jüngeren Schüler bei den Tieren und für die Älteren bei den Pflanzen. Lediglich ein geringer Anteil der Zehntklässler nannte ökologische Aufgabenbereiche, bei den Jüngeren fehlt dieser Aspekt völlig. Generell zeigten sich sehr stereotype und einfache Vorstellungen bei den teilnehmenden Schülern.&#13;
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Kurze, schülerzentrierte Bildungsmaßnahmen im Bereich der Landwirtschaft und Ernährung können kurz- und mittelfristig Wissen vermitteln, Anregungen für umweltfreundlichere Verhaltensweisen schaffen und positive Lernemotionen stärken, die sich jedoch stark auf das Antwortverhalten der Schüler auswirken können. Zusammenfassend kann man sagen, dass das entwickelte Bildungsprojekt gut geeignet ist, Grundlagen der agrarischen Umweltbildung schülergerecht zu vermitteln. Die Inhalte des Projekts sollten wiederholt in der Schullaufbahn aufgegriffen und altersgerecht vertieft werden, um den Schülern agricultural literacy(Frick et al., 1991) und damit ein realeres Bild über die moderne landwirtschaftliche Praxis zu vermitteln.&#13;
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</description>
      <author>Gabriele Fröhlich</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/1040</guid>
      <pubDate>Fri, 21 Dec 2012 11:17:58 +0100</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Impact of extreme hydrological conditions on belowground carbon cycling and redox dynamics in peat soils from a northern temperate fen</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/1018</link>
      <description>Peatlands have an important role in the global carbon cycle and constitute the largest pool of carbon stored in terrestrial ecosystems due to their disproportionally high areal soil carbon density. This globally relevant carbon stock is the result of a process mostly initiated after the last glaciation period. A key factor for this long term carbon accumulation is the relative low decomposition of organic matter in these predominantly water logged ecosystems. Hydrological conditions play thus a fundamental role in peatlands and the feedback of carbon cycling in these ecosystems in response to climate change is under debate. Peatlands are important CO2 sinks but also constitute global sources of CH4. The atmospheric exchange and production rates of these greenhouse gases are strongly influenced by the hydrological regime. An increased frequency of extreme meteorological conditions resulting in drying and flooding events is predicted to occur in the future.&#13;
The major issue regarding the climate change debate at the global scale is how rapid these greenhouse gases are being released to the atmosphere. Despite the general consensus regarding the broad effects of drying and flooding on CO2 and CH4 exchange, belowground processes producing such greenhouse gases and their response to water table dynamics is underrepresented and usually simplified or overgeneralized. Temperature, moisture, oxygen content and nutrient content are among the major environmental controls for organic matter decomposition rates in peat soils. Another important and intrinsic control is peat quality or humification degree of organic matter. The interrelation and relevance of all these factors vary among sites and with hydrological condition in a temporal and spatial scale.&#13;
This work presents investigations focusing on belowground redox processes aiming to witness the dynamic interrelation of soil physical and chemical (soil gas and pore water chemistry) variables, and evaluates the relevance of some controls of organic matter decomposition during a wide range of hydrological conditions. Most of this work shows information under in situ conditions and complementary laboratory experiments were performed minding the in situ observations. The findings contribute to general knowledge by providing raw data in fen peats under fluctuating and contrasting water table conditions in a relatively high spatiotemporal resolved scale. Dryings led to increased air filled porosity, O2 intrusion, CO2 degassing, inhibition of methanogenesis and renewal of electron acceptors. The opposite trend occurred upon rewetting with pulses of iron and sulphate reduction and delayed methane production to a variable extent. Upon flooding, continued anaerobic conditions stimulated the accumulation of reduced products, methanogenic precursors (acetate and hydrogen) and CH4.&#13;
The general assumption that the water table directly controls the oxygen content in peat was relativized. This work shows that such relation is greatly influenced by peat physical properties, which partially control the changes in moisture. Based on these findings, the mineral content and the degree of compaction in organic soils can be implemented to more accurately represent the dynamics of aeration in peats upon water table changes. Another general assumption is that drying events, i.e. temporary decline of water table below mean position, lead to increased CO2 production and emission from peat soils to the atmosphere. Such statement was also relativized and must account for the depth distribution of respiration rates in relation to the mean water table of the peat deposit. Based on these findings, the high relative contribution of upper peat layers already exposed above the water table mask the effects of increased CO2 production in deeper peat upon water table drop. Additionally, the role of moisture was shown to be little for aerobic respiration. This work also evaluates the importance of drought severity by accounting for the post drought effects on methane production. More intense and prolonged drying events led to a greater regeneration of electron acceptors in peat soil, which broadly suppressed or limited methane production upon rewetting. This relation was not simple and several factors such as water table position, post drought water table fluctuations, temperature and organic matter content contributed to the recovery of methane production after drying. The provision of substrates by fermentation processes limited peat respiration during shallow water table and drying. In contrast, accumulation of acetate and hydrogen was observed during flooding indicating a decoupling of fermentation from terminal metabolism and favouring the co-occurrence of iron reduction, sulphate reduction and methanogenesis.&#13;
</description>
      <author>Cristian Estop Aragonés</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/1018</guid>
      <pubDate>Thu, 06 Dec 2012 11:18:36 +0100</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>The peptidyl-prolyl isomerase Pin1 is required for maintenance of the spindle assembly checkpoint</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/976</link>
      <description>Chromosomes are replicated during S-phase and segregated during M-phase of the eukaryotic cell cycle. The two sister chromatids of each duplicated chromosome are topologically entrapped and, thus, paired by the ring-shaped protein complex cohesin. They are separated in anaphase of mitosis when cohesin is endoproteolytically cleaved by separase. Activation of this giant protease requires the degradation of its two inhibitors, securin and cyclin B1, which is mediated by the anaphase promoting complex or cyclosome (APC/C), a multisubunit ubiquitin ligase, in conjunction with its essential co-activator Cdc20.&#13;
The spindle assembly checkpoint (SAC) is a surveillance mechanism that monitors the chromosomes' interactions with the microtubules of the mitotic spindle apparatus. In response to even one erroneous attachment the affected kinetochore emits a "wait anaphase" signal, which is amplified and culminates in the quantitative sequestration of Cdc20 by the SAC components Mad2 and BubR1. The consequent inactivation of the APC/C causes a metaphase arrest and gives the cell time to correct the error. Given its great importance for chromosome segregation fidelity, it comes at no surprise that loss of the SAC causes cell death while its curtailing is associated with tumour formation.&#13;
Pin1 is a peptidyl-prolyl-isomerase with strong preference for phosphorylated Ser-Pro or Thr-Pro motives within its protein substrates. In the present thesis, evidence for the involvement of Pin1 in the maintenance of a robust SAC response is presented. &#13;
Antibodies against Pin1 were raised and used to establish the effective immunodepletion of Pin1 from extracts of Xenopus laevis eggs. While the SAC could readily be activated in mock-treated samples of this cell free system, securin was degraded despite the presence of unattached kinetochores when Pin1 had previously been removed. Proving the specificity of this effect, a SAC mediated arrest could be rescued by adding back recombinant Pin1 to depleted extracts. Similarly, addition of dominant negative but not of wild-type Pin1 to SAC-arrested extracts resulted in a checkpoint override.&#13;
Chemical inhibition of human Pin1 with two different molecules in two different cancer cells lines invariably forced the cells to exit mitosis in the absence of spindles. This resulted in the premature disappearance of securin, cyclin B1 and a mitosis-specific phosphorylation on Ser10 of histone H3. Thus, Pin1's role as a checkpoint component is conserved in mammals.&#13;
In search for the relevant target, Cdc20 was identified as a novel interaction partner of vertebrate Pin1. This association requires phosphorylation of Cdc20 on Ser-Pro/Thr-Pro sites and occurs only during mitosis. Importantly, the Pin1-Cdc20 interaction is direct and not bridged via another checkpoint component or a subunit of the core APC/C. The experimental data suggest that Pin1-dependent isomerization of Cdc20 might bias it to preferentially associate with Mad2 and BubR1 instead of APC/C. &#13;
Taken together, these findings contribute to a better understanding of the molecular mechanisms involved in SAC signalling and unravel a previously unappreciated role of Pin1 for genome integrity.</description>
      <author>Andreas Brown</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/976</guid>
      <pubDate>Tue, 30 Oct 2012 11:00:08 +0100</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Mineral sequestration of CO2 by reaction with alkaline residues</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/879</link>
      <description>With the onset of industrialization within the last 150 years, a significant increase in the concentration of the greenhouse gas carbon dioxide (CO2) is recorded in the atmosphere. According to current scientific understanding the rising atmospheric CO2 levels can be linked with high probability to the observed phenomenon of global warming. Consequently, the reduction of anthropogenic greenhouse gas emissions has become a global challenge of environmental research and policy.&#13;
In this thesis, a novel approach to achieve a long-term mineral sequestration of CO2 was studied, using alkaline residue materials. This study examined for the first time a process that allows for rapid removal of CO2 from flue gas through reaction with lignite fly ashes in aqueous solution.&#13;
In this process the basicity of the residues is utilized for mineral trapping of CO2 by precipitating stable calcite. Lignite fly ashes are a cheap, inexpensive, highly reactive byproduct of coal combustion. Due to the exposure to heat, these waste streams generally contain high amounts of reactive Ca/Mg (hydr)oxides and thus offer a high alkalinity. The alkaline residues were therefore not considered as an environmental problem, but rather as useful reactants for technical CO2 neutralization in the context of combustion processes.&#13;
Carbonates are end-products of weathering processes at the earth surface and mineral carbonation is thus assessed to be a permanent and safe storage option of CO2. Compared to alternative forms of carbon storage (e.g. the injection into gas reservoirs) cost-intensive monitoring programs for safety reasons can be omitted. Also, the carbonation generally leads to heavy metal fixation in the residues, allowing for an environmentally less problematic disposal of the products or even their industrial re-use (e.g. road construction, cement industry). Due to the common high reactivity of alkaline fly ashes no pre-treatment (e.g. grinding, using chemical additives) is needed compared to the use of natural silicate minerals as feedstock material. For these reasons mineral carbonation of alkaline residues can be considered as a process with low costs and low energy consumption, thus making it an interesting CO2 reduction pathway from an economical point of view.&#13;
In Chapter 1, the mechanisms and rates of reactions between alkaline lignite fly ash and CO2 in aqueous suspensions were evaluated. Aqueous laboratory experiments showed that CO2 from flue gas can be bound directly as carbonate. Additionally, solutions with high dissolved inorganic carbon content are formed, which can be injected into aquifers for mineral CO2 sequestration. As the dissolution rates of the alkaline mineral phases are high, gas phase CO2 transfer into the aqueous phase is mostly the limiting factor for the overall carbonation process. CO2 dissolution is controlled by the solution pH, by the available surface area of the gas/water interface and by the gradient at that interface.&#13;
The maximum conversion of 5.2 moles of CO2 per kg fly ash (≈ 0.23 kg kg-1) obtained at 75 °C demonstrates the high potential of alkaline fly ashes to sequester CO2. This value accounts for a CO2 sequestration capacity of nearly 3.5 million t of CO2 in Germany alone based on the available lignite fly ash, which corresponds to 2 percents of the CO2 emissions from lignite power combustion (168 million t a-1 in 2009). &#13;
In Chapter 2, laboratory carbonation experiments are described, which were carried out with the individual mineral phases CaO and MgO in aqueous solution. The process showed parallels with the reactions observed during carbonation of lignite fly ashes, suggesting that Ca and Mg (hydr)oxides can be used as proxies to estimate alkaline waste reaction with CO2 in general.&#13;
The carbonation of CaO happens fast, occurs at high pH values &gt; 12 and is controlled at the mineral surface by the dissolution of Ca(OH)2. As long as Ca(OH)2 is available CO2 uptake by the system is high and leads to the simultaneous precipitation of calcite (CaCO3). Under similar conditions MgO carbonation is a slower and much more complex process. In the presence of MgO an initial pH of ~ 10.8, indicating solubility equilibrium, was reached. Subsequently, TDIC concentrations and EC increased almost linearly. The pool of MgO based alkalinity can be made available for mineral trapping if the kinetic restrictions for precipitation of Mg-carbonate can be overcome, e. g. by running the processes at higher temperature (&gt; 50 °C) and higher s/l-ratio. Corresponding to related work the precipitation of hydromagnesite (Mg5(CO3)4 (OH)2 ∙ 4H2O) is found for temperatures above 50 ° C already at a suspended amount of 4 g L-1. Precipitation of nesquehonite (MgCO3 ∙ 3H2O)) starts upon a suspended amount of MgO of more than 10 g L-1 at 25 ° C.&#13;
In Chapter 3 the setup and the results of a model are shown, which was used to simulate and evaluate the process of alkaline material carbonation over time. Experimentally derived specific dissolution rates for CaO/MgO and CO2 are used for the development of a kinetic geochemical model based on the freely available PHREEQC algorithm. The software offers the access to databases, which containing thermodynamic constants of all common dissolved species in natural and industrial processes. &#13;
Experimental assays conducted in an aqueous carbonation reactor (see Chapter 1 and 2) were used as reference to test the model and evaluate its robustness and sensitivity.&#13;
The reaction course of the experiments based on the use of the pure phases (CaO and MgO) was successfully reproduced by our simulations. The developed model may thus be used as a valuable tool for the optimization of technical scenarios/facilities for CO2 sequestration. In order to study different mineral sequestration scenarios for calcite precipitation, we used the simulation to test the variation of process parameters and the addition of chemical additives (CaCl2, CaSO4). Finally, the simulation of the carbonation of lignite fly ash was tested using our simplified model based on CaO, MgO, calcite, anhydrite as kinetic reactants. It was shown that advanced techniques to determine the exact mineralogy of combustion residues and the extension of the availability of thermodynamic data of specific mineral phases are necessary to improve geochemical modelling in future work.&#13;
In Chapter 4, the potential contribution of lignite fly ash to mineral CO2 trapping in a high anhydrite (CaSO4) containing aquifer were analyzed. The study examined the possibility of combining underground CO2 storage and geothermal heat/energy production from an anhydrite rich aquifer. In such a scenario Ca2+ for the precipitation of calcite could be provided from the dissolution of the calcium sulfate. The dissolution of anhydrite concurrently releases acid, being counterproductive with respect to the formation of carbonates. The possibility of pH buffering by the addition of alkaline lignite fly ash is therefore appraised to optimize the conditions of carbonate precipitation.&#13;
The performed laboratory experiments, as basis for thermodynamic simulations with PHREEC, confirmed that the buffering capacity derived from the fly ashes is essential for calcite precipitation in such a system. Already with an addition of 0.1 weight percent of fly ash per volume of the injection solution the amount of precipitated calcite was maximized. The dissolution of anhydrite is associated with a concurrent increase in pore space and can balance the porespace reduction by precipitation of carbonates and secondary silicates in the geothermal reservoir.</description>
      <author>Martin Back</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/879</guid>
      <pubDate>Tue, 11 Sep 2012 13:07:41 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Untersuchungen zur anterograden Bewegung und Vererbung von Mitochondrien in Saccharomyces cerevisiae</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/928</link>
      <description>Mitochondrien können nicht de novo synthetisiert werden und müssen daher aktiv in die Tochterzelle vererbt werden. In Saccharomyces cerevisiae bewegen sich die Mitochondrien entlang des Aktinzytoskeletts. Dabei werden zwei mögliche Mechanismen für den anterograden Transport diskutiert. In einem Modell wird die anterograde Bewegung von Mitochondrien durch das Myo2 Motorprotein vermittelt. Im Gegensatz dazu wird in einem zweiten Modell vorgeschlagen, dass Aktinpolymerisation durch den Arp2/3-Komplex an der mitochondrialen Oberfläche die Mitochondrien in die Knospe transportiert. &#13;
Durch Analyse einer temperatursensitiven Mutante von ARC40, das für einen essentiellen Bestandteil des Arp2/3-Komplex kodiert, konnte die Rolle der Arp2/3-abhängigen Aktinpolymerisation bei der Bewegung von Mitochondrien überprüft werden. Die Ergebnisse der Versuche bei nichtpermissiver Temperatur deuten jedoch nicht auf eine direkte Rolle von Arc40 beim mitochondrialen Transport hin. Desweiteren wurde die Beteiligung von Myo2 bei der mitochondrialen Vererbung genauer untersucht. Der Austausch bestimmter Aminosäuren in der Cargo-Bindedomäne von Myo2 führt zu einer Veränderung der Morphologie und des Transportes von Mitochondrien. In dieser Arbeit konnte der Bereich der Myo2 Cargo-Bindedomäne näher charakterisiert werden, der für die Vererbung von Mitochondrien von Bedeutung ist. So führen Aminosäureaustausche in dieser Region von Myo2 zu einem Transport- und Morphologiedefekt von Mitochondrien, der durch artifizielle Verankerung des Myo2 Motorproteins in der mitochondrialen Außenmembran gerettet werden konnte. Auch die negativ synthetischen Effekte von Mutationen in der Cargo-Bindedomäne von Myo2 mit der Deletion des Gens für die am Transport der Mitochondrien beteiligte Rab-GTPase Ypt11 konnten durch Expression dieser Mitochondrien-spezifischen Variante von Myo2 aufgehoben werden. Mittels Immuno-Elektronenmikroskopie gelang es, Myo2 auf der Oberfläche von isolierten Mitochondrien nachzuweisen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Myo2 entscheidend und direkt an der Vererbung von Mitochondrien in S. cerevisiae beteiligt ist.&#13;
Um einen Rücktransport in die Mutterzelle zu verhindern, müssen Mitochondrien nach ihrem Transport in die Knospe dort verankert werden. Die genetischen Daten dieser Arbeit sprechen dabei für eine Rolle von Mmr1, einem mitochondrialen Außenmembranprotein, das die Vererbung von Mitochondrien beeinflusst. Mit Hilfe von pulldown-Experimenten wurde in dieser Arbeit versucht, weitere Kandidaten für ein mitochondriales Myo2 Adapterprotein zu finden. &#13;
Ausgehend von den genetischen Daten zum Transport von Mitochondrien wurde ein Modell entwickelt, bei dem die mitochondriale Morphologie, Ypt11 sowie eine Retention von Mitochondrien in der Knospe zum anterograden Transport durch Myo2 beitragen. &#13;
</description>
      <author>Johannes  König</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/928</guid>
      <pubDate>Tue, 11 Sep 2012 12:56:45 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Transformation einer argentinischen Sommerweizenvarietät (Triticum aestivum L.) durch Transfer eines Seneszenz-verzögernden Gens zur Verbesserung der Ertragsleistung</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/867</link>
      <description>Um den Seneszenz-Prozess der Weizenpflanze zu verzögern und so eine höhere Ertragsleistung zu erreichen, wurde eine bisher noch nicht übertragene Nutzgenkassette in eine argentinische Weizenvarietät (Triticum aestivum L.) eingebracht. Diese Nutzgenkassette besteht aus der proteincodierenden Region des Isopentenyltransferase-Gens aus Agrobacterium tumefaciens und dem Seneszenz-spezifischen HvS40-Promotor aus Hordeum vulgare.&#13;
SCREENING VON WEIZEN-VARIETÄTEN&#13;
Die Kombination der Embryo-Entwicklungsstadien H und W mit den zwei 2,4-D Konzentrationen ergab vier verschiedene Bedingungen, denen alle 22 argentinischen Sommerweizenvarietäten ausgesetzt wurden. Insgesamt wurden 10091 unreife Embryonen getestet. Die besten Ergebnisse bei fünf von sechs der getesteten Parameter erbrachte die Kombination des Entwicklungsstadiums H und der Auxinkonzentration 1 mg 2,4-D /l medium. Die Induktion eines Scutellarkallus sowie die Regenerationsfähigkeit der unreifen Embryonen zur Pflanze waren vom Genotyp, vom Entwicklungsstadium und von der 2,4-D Konzentration im Medium abhängig.&#13;
TRANSFORMATION UND IN VITRO GEWEBEKULTUR DER EMBRYONEN DES WEIZENS&#13;
Für Klein Brujo konnte ein auf Partikelbeschusstechnik basierendes Transformationssystem etabliert werden.&#13;
Nach der Optimierung der Beschussbedingungen ergaben sich drei Variable, die für eine hohe Transformationseffizienz von Klein Brujo (10 % im besten Versuch) entscheidend waren: das Kallus-Induktionsmedium, die Vorkultur und das osmotische Behandlungsmedium.&#13;
Die neu etablierte Gewebekulturstrategie führte zu einer Verkürzung der in vitro Kulturdauer zwischen Embryonenpräparation und ex vitro Kultur. Die Verwendung von Phosphinothricin (PPT) als Selektionsmittel während der ex vitro Kultur minimierte die Anzahl falscher Positiver unter den überlebenden Pflanzen (Cotransformanten 97,4%). Allerdings ließen sich durch unabhängige Segregation keine Reporter- bzw. Selektionsgen-freien T1-Pflanzen kultivieren.&#13;
In allen T0-Regeneraten konnte über Southern blot-Analysen die proteincodierende Region des eingeführten ipt-Gens nachgewiesen werden (Genkopien zwischen 2 und 7). Das Konstrukt aus einem um 2 kb verkürzten HvS40-Promotor (welcher in dieser Arbeit neu konstruiert wurde) und dem ipt-Gen (pS40-IPT) wurde in Weizenblättern sowohl bei künstlich induzierter als auch bei natürlicher Seneszenz exprimiert. Dies wurde mittels RT-PCR der ipt-mRNA in T0- und T2-Pflanzen nachgewiesen.&#13;
PHYSIOLOGISCHE EFFEKTE DER ÜBERTRAGUNG DES IPT-GENS UND DER ERTRAGSLEISTUNG &#13;
Um einen Hinweis auf die Funktion des ipt-Gens zu bekommen wurde der Chlorophyll-Gehalt während der induzierten Seneszenz von voll entwickelten, abgeschnittenen Fahnenblättern von transgenen T1-Pflanzen gemessen. Bei fünf von den sechs untersuchenden Transgenen zeigte sich ein deutlich geringerer Chlorophyll-Verlust was auf die Aktivität des ipt-Gens und eine erhöhte Cytokininkonzentration hindeutet. Das Chl a/b-Verhältnis war höher als bei den Kontrollen, da das Chl a während der Seneszenz-Verzögerung langsamer als das Chl b abgebaut wird.&#13;
Der Gehalt der dominierenden Cytokinine und der O-Glucoside, wurde in seneszierenden Fahnenblättern von T1- und T2-Pfanzen der drei pS40-IPT Linien analysiert. Eine beinahe Verdopplung des Cytokinin-Gesamtgehaltes gegenüber der Azygoten konnte in Extrakten der seneszierenden Fahnenblätter nachgewiesen werden. Die Ergebnisse der RT-PCR Analyse der transgenen Pflanzen zeigten eine höhere Expression des ipt-Gens während der Kornfüllungsphase verglichen mit der Anthese. Allerdings war der Cytokiningehalt in intakten Pflanzen trotz des Promoters aus Gerste nicht ausreichend, um eine deutliche Seneszenz-Verzögerung hervorzurufen. Dieser Effekt von ipt-Expression kann durch den schwachen Promotor oder durch eine partielle Fremdgenstilllegung des übertragenen Gens zustande gekommen sein. &#13;
Die homozygoten T2-Pflanzen der vier Klein Brujo-Linien wurden mit den entsprechenden azygoten Pflanzen verglichen. Bei der Sorte „Klein Brujo“ wurde in allen vier transgenen Linien keine deutlich sichtbare Seneszenz-Verzögerung sowohl während der sequenziellen Seneszenz der Blattorgane als auch während der monokarpischen Seneszenz der ganzen Pflanze festgestellt. Allerdings zeigten zwei Linien gegenüber den Azygoten bei den Parametern Körner pro Ähre, Korngewicht insgesamt sowie durchschnittliches Korngewicht höhere Ergebnisse. Die Steigerung der Kornanzahl wurde durch ein niedrigeres Korngewicht nicht aufgewogen. Es ist heutzutage allgemein akzeptiert, dass die Photosynthese der Ähre einen wichtigen Beitrag zum Kornertrag liefert. Die höhere Blattanzahl sowie die längere Lebenszeit der Fahnenblätter und Ähren der zwei homozygoten Linien könnte die bessere Versorgung ihrer Körner erklären. Neben einer Bestätigung der Expression des ipt-Gens könnte sowohl die Steigerung des Cytokinin-Gehalts in der Weizenähre als auch in Endosperm-Zellen des Weizenkorns eine weitere Erklärung für die bessere Ertragsleistung der zwei transgenen Linien sein. Denn es wurde gezeigt, dass Cytokinin die Kornanzahl steigert und die Kornentwicklung stimuliert, wenn es auf die Ähre oder auf die oberirdischen Teile der Weizenpflanze aufgetragen wird.&#13;
Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Arbeit sollte versucht werden, eine Seneszenzverzögerung in den Blättern durch den Transfer des ipt-Gens unter Kontrolle des homologen Seneszenz-assoziierten Promotors zu erreichen, der aber nicht in Fahnenblatt aktiv ist. Dies könnte sich letztlich günstig auf das Ährenwachstum auswirken, so dass Ähren mit einer größeren Kornzahl und somit einem höheren Kornertrag entstehen würden.&#13;
</description>
      <author>Eduardo Daniel Souza Canada</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/867</guid>
      <pubDate>Mon, 30 Jul 2012 12:36:24 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Untersuchung des Beitrags von Nicotianaminsynthase zur Zinkhyperakkumulation in Arabidopsis halleri</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/818</link>
      <description>Zinkdefizienz gehört zu den am meisten verbreiteten Nährstoffmangelerkrankungen weltweit (White and Broadley, 2009). Die Züchtung von zinkreicheren Anbaupflanzen könnte durch ein besseres Verständnis der Mechanismen pflanzlicher Zinkhyperakkumulation erleichtert werden. Hyperakkumulierer sind dazu in der Lage, mehr als hundertmal mehr Zink in den Blättern anzureichern als normale Pflanzen.&#13;
In vorangegangenen Arbeiten konnte gezeigt werden, dass Nicotianaminsynthase 2 (NAS2) in den Wurzeln der zinkhyperakkumulierenden und -hypertoleranten Pflanze Arabidopsis halleri um ein Vielfaches stärker exprimiert ist, als im Nicht-Hyperakkumulierer Arabidopsis thaliana (Weber et al., 2004; Weber et al., 2006). Diese Tatsache machte NAS2 zu einem wichtigen Kandidatengen für die Zn-Hyperakkumulation, wobei es aufgrund von Ergebnissen aus Hefevorexperimenten auch zu einem Kandidatengen für die Zn-Hypertoleranz wurde (Weber et al., 2004). NAS2 katalysiert die Bildung des Metallchelators Nicotianamin (NA) aus drei Molekülen S-Adenosyl-Methionin (SAM) (von Wiren et al., 1999).&#13;
Die Kernaufgabe dieser Dissertation war, einen potentiellen Zusammenhang zwischen der in A. halleri erhöhten NAS2-Expression und der Hyperakkumulation von Zink zu untersuchen. Dafür wurden A. halleri Populationen von metallkontaminierten und von unbelasteten Standorten sowie AhNAS2 RNAi-Linien untersucht und charakterisiert.&#13;
Sowohl die AhNAS2-Transkritniveaus als auch die Nicotianamingehalte waren in den Wurzeln aller getesteten Individuen der verschiedenen Arabidopsis halleri Populationen signifikant höher als in Arabidopsis thaliana. Des Weiteren konnte in den Experimenten mit AhNAS2 RNAi-Pflanzen gezeigt werden, dass diese erhöhte AhNAS2-Expression und daraus resultierende höhere NA-Gehalte in den Wurzeln zur Hyperakkumulation von Zink beitragen. In Linien mit starkem AhNAS2 RNAi-Effekt wurden im Vergleich zum Wildtyp signifikant höhere Zinkkonzentrationen in den Wurzeln gemessen, wobei im Spross das Gegenteil der Fall war. Das Verhältnis von Sprosszinkgehalt zu Wurzelzinkgehalt ist in einer hyperakkumulierenden Pflanze größer als 1 und lag in der vorliegenden Arbeit in Wildtyppflanzen und Kontroll-RNAi-Linien jeweils über dem Wert 15. In den starken RNAi-Linien konnte dieser Wert einzig durch die Herunterregulierung der AhNAS2-Transkriptmengen unter 4 gesenkt werden. Dieses Ergebnis untermauert die Hypothese, dass Nicotianamin eine wichtige Rolle in der Zinkhyperakkumulation in A. halleri spielt. In Zinklokalisierungsexperimenten mit dem fluoreszenten Farbstoff Zinpyr-1 konnten die in den ICP-OES-Analysen erhaltenen Unterschiede zwischen Wurzelzinkgehalt im Wildtyp und der starken Linie 1-2 mit einem konfokalen Lasermikroskop bestätigt werden. Die höheren Zinkgehalte im Sprossgewebe des Wildtyps waren sowohl im hydroponischen Wachstumsmedium als auch in Experimenten mit artifiziell kontaminierter Erde und unter fast natürlichen Bedingungen mit kontaminierter Erde von nativen A. halleri Standorten im Harz konsistent. Analysen zur Speziierung und Zinkverteilung zeigten, dass in den Wurzeln von A. halleri Zink-Nicotianamin-Komplexe gebildet werden, welche die Xylembeladung erleichtern. Diese Entdeckung besitzt hohe Relevanz für die Entwicklung von Biofortifikationsanwendungen. In Toleranzexperimenten konnte gezeigt werden, dass Cadmiumkonzentrationen bis 2 µM im hydroponischen Wachstumsmedium keine toxischen Effekte, weder auf A. halleri Wildtyp- noch auf AhNAS2 RNAi-Pflanzen hatten. Im Gegensatz dazu bildeten alle getesteten Linien nach Zugabe von 10 µM Cd2+ bzw. 5 µM Ni2+ zum Medium starke Chlorosen aus. Die Wurzellängen der getesteten Linien unterschieden sich nach Cadmiumzugabe nicht, während das Wurzellängenwachstum in Gegenwart von zusätzlichem Ni2+ in den starken RNAi-Linien verglichen mit dem Wildtyp signifikant reduziert war. Unter den getesteten Konzentrationen zeigte sich somit die Verbindung von NA zur Nickeltoleranz, nicht jedoch zur Cadmiumtoleranz. Des Weiteren wurden hydroponische Toxizitätsexperimente mit einer externen Zinkkonzentration von 300 µM durchgeführt. Im Vergleich zu den Kontrollbedingungen führte dieser erhebliche Zinküberschuss zu einem deutlich verbesserten Sprosswachstum aller Pflanzen, wobei keine der getesteten Linien Toxizitätssymptome aufwies. In Microarrayanalysen konnte gezeigt werden, dass die Reduktion der NA-Gehalte in A. halleri Wurzeln keine Sekundäreffekte auf andere Metallhomöostasegene zur Folge hat. Nur wenige Gene waren verglichen mit dem Wildtyp in der starken RNAi-Linie induziert, wobei ein für ein “defensin-like protein“ codierendes und eines, welches für die Bildung eines “dual specificity protein“ verantwortlich ist, sowohl unter Kontrollbedingungen als auch nach Zinkbehandlung mindestens vierfach hochreguliert waren.&#13;
Zusammenfassend kann angemerkt werden, dass mit NAS2 der zweite wichtige Zinkhyperakkumulationsfaktor neben HMA4 (Hanikenne et al., 2008) identifiziert werden konnte.&#13;
</description>
      <author>Ulrich Deinlein</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/818</guid>
      <pubDate>Fri, 13 Jul 2012 10:47:48 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Impact of Oxygen and Pesticides on Microbial Cellulose Degradation in Aerated Agricultural Soils: A Microscaled Analysis of Processes and Prokaryotic Populations</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/782</link>
      <description>The polysaccharide cellulose is a major component of organic matter in terrestrial ecosystems and its mineralization drives carbon fluxes in soil. The degradation of plant-derived saccharides (e.g., cellulose, cellobiose, and glucose) is catalysed by a huge diversity of aerobic and anaerobic microorganisms (including Bacteria, fungi, and protists), but there is limited information about their phylogenetic identities and their in situ relevance in soil. Soil is a heterogeneous habitat in which oxic and anoxic microzones co-occur, and in which the distribution of O2 can change rapidly. Hence, the availability of O2 is an important factor that determines the activity of the saccharide-degrading community in microzones of aerated soil. Likewise, the accumulation of potential toxic pesticides in agricultural ecosystems might influence microbial activity. It is not resolved how active cellulolytic and saccharolytic taxa respond to rapid changes in the availabilities of O2. Furthermore, it is unclear if pesticides impact on the degradation of cellulose and cellulose-linked processes, and influence the activity of active saccharide-utilizing microorganisms. Hence, this study first identified cellulolytic and saccharolytic aerobic and anaerobic Prokaryotes that catalyzed the degradation of supplemented [13C]-labeled saccharides by 16S rRNA stable isotope probing. The metabolic response of major bacterial taxa to pesticides and fluctuating availabilities of O2 was further analyzed with taxon-specific qPCR assays. Eukaryotes that contributed to soil carbon flux were identified by targeting 18S rRNA genes by the collaborative group of Dr. A. Chatzinotas at the Helmholtz Centre (UFZ) in Leipzig. Cellulose, cellobiose, and glucose were mineralized to carbon dioxide under oxic conditions, whereas different fermentation products accumulated under anoxic conditions. Fermentations occurred concomitant with the apparent reduction of nitrate and ferric iron. The degradation of supplemented saccharides was stable under oxic and anoxic conditions. Archaea were no active constituents of the cellulose-degrading community in the investigated soil. [13C]-cellulose was mainly degraded by Kineosporiaceae (Actinobacteria), the cellulolytic taxon Cluster III Clostridiaceae (Firmicutes), and the new family-level taxon 'Cellu1-3' (Bacteroidetes) under anoxic conditions. Under oxic conditions, the new family-level taxa 'Sphingo1-4' (Bacteroidetes) and 'Deha1' (Chloroflexi), and Planctomycetaceae (Planctomycetes) were involved. Active community members in [13C]-cellobiose and [13C]-glucose treatments differed from those in [13C]-cellulose treatments, and were selectively activated by O2. Twenty-eight of the 48 labeled bacterial family-level taxa did not closely affiliate with cultured species. Labeled Eukaryotes belonged to the families Bodonidae, Eustigmataceae, Mallomonadaceae, Opistonectidae, unclassified Chrysophyceae, and unclassified Stramenopiles. These families inhabit autotrophic algae and bacteriovorus flagellates. It is likely that these active Eukaryotes were labeled by incorporation of [13C]-carbon derived from grazing on active cellulolytic and saccharolytic soil bacteria. Fungi were not labeled in stable isotope probing experiments. The pesticides Bentazon, MCPA and Nonylphenol impaired cellulose-linked microbial processes only at pesticide concentrations far above the recommended rate. The impairment was most pronounced under anoxic conditions. Planctomycetaceae and the new family-level taxon 'Sphingo1-4' were sensitive to pesticide addition under oxic conditions, whereas Cluster I Clostridiaceae and the new family-level taxon 'Cellu1-3' were reduced under anoxic conditions. Nevertheless, the impact of pesticides on the degradation of saccharides at in situ-relevant concentrations seems to be minimal. These collective findings suggest that (i) a large uncultured diversity of Bacteria was involved in the degradation of cellulose, (ii) O2 selectively activates different cellulolytic and saccharolytic taxa, (iii) Cluster III Clostridiaceae, and the new family-level taxa 'Sphingo1-4' and 'Cellu1-3' represent the major cellulolytic constituents of the microbial community in the investigated agricultural soil, whereas Cluster I Clostridiaceae, Intrasporangiaceae and Micrococcaceae are saccharolytic satellite organisms that utilize cellulose-derived carbon, and (iv) the degradation of plant-derived saccharides is a community function that is stabilized by the rapid response of active bacterial taxa and independent of fluctuating availabilities of O2 and of pesticide application.</description>
      <author>Stefanie Schellenberger</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/782</guid>
      <pubDate>Thu, 28 Jun 2012 08:39:35 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Regulation der Aktivität des Anti-Sigmafaktors RsiX aus Bacillus subtilis</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/795</link>
      <description>Der Gram-positive Modellorganismus Bacillus subtilis besitzt 17 alternative Sigmafaktoren, von denen 7 zur Gruppe der ECF (extra-cytoplasmic function) -Sigmafaktoren gehören. Einer dieser ECF-Sigmafaktoren, SigX, und sein entsprechender Anti-Sigmafaktor, RsiX, sind Gegenstand dieser Arbeit. Dabei handelt es sich bei RsiX um ein Transmembranprotein, während SigX im Cytoplasma lokalisiert ist und von der N-terminalen RsiX-Domäne von einer Interaktion mit der RNA-Polymerase abgehalten wird. SigW, ein weiterer ECF-Sigmafaktor, und RsiW, der dazugehörende Anti-Sigmafaktor, sind bereits sehr gut untersucht. Aufgrund struktureller Ähnlichkeiten zwischen SigX/RsiX und SigW/RsiW wurde angenommen, dass die Aktivierung des SigX-Regulons in vergleichbarer Weise erfolgt, wie es für das SigW-Regulon aufgrund intensiver Analysen sehr gut untersucht ist. Die in dieser Arbeit verwendete Methode der Transposonmutagenese lieferte entscheidende Hinweise über die Regulation des sigX-rsiX-Operons. Es konnte gezeigt werden, dass das sigX-rsiX-Operon einer Regulation durch den Transkriptionsterminator Rho unterliegt. Damit wurde das erst dritte Beispiel für eine Termination der Transkription durch den Faktor Rho in B. subtilis bekannt. Als wichtiges Element für die faktorabhängige Termination der Transkription gilt das Vorhandensein einer rut-site, der Bindestelle des Faktors Rho in der naszierenden mRNA. In dieser Arbeit wurden verschiedene Analysetechniken angewandt, um mit Hilfe eines GFP-RsiX-Reporters erstmals eine rut-site in B. subtilis zu kartieren. Die hier identifizierte rut-site von rsiX ist am 5´-Ende dieses Gens lokalisiert. Bei diesen Analysen wurde außerdem deutlich, dass es im sigX-rsiX-Operon zu einer faktorabhängigen intragenischen Termination der Transkription kommt, bei welcher nicht nur die Transkription von rsiX, sondern auch die Expression des stromaufwärts liegenden sigX beeinflusst wird. Punktmutationen in der Sequenz für die rut-site von rsiX zerstörten den Einfluss des Faktors Rho auf das sigX-rsiX-Operon, so dass keine Termination der Transkription mehr stattfand und die detektierbare Menge an sigX-rsiX-Transkript deutlich anstieg. Nur so war es möglich, einen rsiX-Knockout zu komplementieren. Messungen der beta-Galaktosidase-Aktivität eines lacZ-Reporters belegten zudem die Funktion von RsiX als Anti-Sigmafaktor von SigX. Der Verlust des Einflusses von Rho auf das sigX-rsiX-Operon aufgrund einer mutierten rut site machte auch immunologische Nachweise des Anti-Sigmafaktors möglich. Infolgedessen konnte der Frage einer möglichen RsiX-Proteolyse nach dem Vorbild der RsiW-Proteolyse nachgegangen werden. Für RsiW wurde bereits gezeigt, dass ein bestimmtes Stress-Signal den Abbau des Anti-Sigmafaktors einleitet. Die Proteolyse von RsiW erfolgt dann nach dem Mechanismus der regulierten intramembranen Proteolyse (RIP) unter der Beteiligung mehrerer Proteasen. Neben der Beteiligung der Protease RasP an der RsiW-Proteolyse konnte hier auch die Beteiligung von RasP an der RsiX-Proteolyse nachgewiesen werden. Gleichzeitig wurde aber ausgeschlossen, dass die Protease PrsW, welche auch an der RsiW-Proteolyse beteiligt ist, in die RsiX-Proteolyse involviert ist. Demnach können die einzelnen Schritte der RsiW-Proteolyse nicht einfach auf die RsiX-Proteolyse übertragen werden, obwohl es sich bei beiden Transmembranproteinen um Anti-Sigmafaktoren ihrer jeweiligen ECF-Sigmafaktoren handelt.</description>
      <author>Katharina Schäfer</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/795</guid>
      <pubDate>Mon, 11 Jun 2012 22:01:43 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Identification of substrate proteins of FtsH during sporulation of Bacillus subtilis</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/773</link>
      <description>FtsH is an ATP- and Zn2+-dependent metalloprotease anchored in the cytoplasmic membrane by two transmembrane segments. It is the unique membrane-bound AAA-protease in bacteria that performs a variety of regulatory functions. In B. subtilis, an ftsH knockout exhibits a pleiotropic phenotype such as filamentous growth, sensitivity towards heat, osmotic shock and cells are unable to sporulate. Recently, it has been shown that ftsH knockout cells fail to entry sporulation stage II due to lack of a sufficient amount of Spo0A~P and the first substrate of FtsH identified in B. subtilis is the Spo0E phosphatase, a negative regulator that dephosphorylates Spo0A~P. However, the sporulation frequency in a spo0E ftsH double mutant strain was only partly restored, we hypothesized that FtsH might degrade additional substrate proteins involved in sporulation. To identify these proteins, two different strategies were applied. By using the 2D gel technique, the proteomes of an ftsH wild-type strain was compared with an ftsH null mutant. Several proteins were identified to be either up- or down-regulated in the absence of FtsH. One of them up-regulated about 4-fold was identified as Spo0M. Since ftsH did not interfere with transcription of spo0M, an in vitro proteolysis assay was established using purified components. It was shown that Spo0M was degraded by FtsH in an ATP- and time-dependent way. In the second strategy, an ftsHtrap mutant was constructed and tested for loss of its proteolytic activity. Protease trap mutants are still able to bind substrate proteins, but are unable to degrade them. By using FtsHtrap fused to a GST-tag, YwnF, a membrane protein, was trapped and identified as a substrate of FtsH by mass spectrometry. However, further experiments will be required to confirm YwnF as a target of FtsH. The last part of this thesis was focused on the eag gene, which forms a bicistronic operon with Spo0E. Construction and analysis of an eag insertion mutant exhibited a slight increase in the sporulation frequency and in the amount of Spo0A. A transcriptional fusion between the promoter of the spo0E-eag operon and the lacZ reporter gene revealed an increase in the beta-galactosidase activity from t0 when the cells were grown in sporulation medium. Since the Eag protein may be an integral membrane protein, it may bind excess Spo0E thereby preventing it from dephosphorylating Spo0A~P. Alternatively, Eag may bind Spo0E and present it as a modulator to FtsH for degradation.</description>
      <author>Hue Bach Thi Nguyen</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/773</guid>
      <pubDate>Wed, 06 Jun 2012 11:16:21 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Molecular detection and identification of phytoplasmas in sugarcane in Hawaii, Thailand, Cuba and Near East</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/765</link>
      <description>The Yellow leaf syndrome (YLS) had been first detected and described in Hawaiian sugarcane plantations. The polerovirus Sugarcane yellow leaf virus was identified as a causal agent of the syndrome; however there was no strict correlation between the degree of symptom expression and the virus titre. Therefore several surveys on breeding station sugarcane plants in Hawaiian Islands were done for Sugarcane yellow leaf phytoplasma (SCYLP), a bacterium which had been hypothesized to be also a causal agent of YLS. Two types of phytoplasmas were found in Hawaiian sugarcane cultivars mainly sugarcane white leaf phytoplasma (SCWL) which is a member in rice yellow dwarf group, in addition to aster yellows group. This was also true for sugarcane plants from Hawaiian plantations, which routinely use hot water-treatment for the seed cane cuttings. Sugarcane samples were obtained also from other countries including Cuba, Egypt, Syria and Thailand where sugarcane plants are also showing symptoms of yellowing or whiting. Aster yellows and X-disease phytoplasmas were found in Cuban cultivars whereas one sugarcane cultivar from Egypt contains grassy shoot phytoplasma that is a member in rice yellow dwarf group, but the other two Egyptian ones were phytoplasma-free. Syrian sugarcane was infected by phytoplasma that identified preliminary in rice yellow dwarf group. To our knowledge, this is the first report for the detection and identification of phytoplasma in sugarcane plants from Hawaii, Egypt and Syria. Our investigation on Thai sugarcane plants was in agreement with previous literature where sugarcane white leaf (SCWL) phytoplasma is associated with white leaf disease (Nakashima et al., 1994; Wongkaew et al., 1997). Q-PCR (real-time PCR) offers the opportunity to detect the phytoplasma in a sensitive, specific and quick manner, but that is not true for sugarcane plants with a very low titer of phytoplasma. Therefore, nested-PCR is better than qPCR for low titer phytoplasma detection and that is true for sugarcane yellow leaf phytoplasma disease. A BLAST search for the 16S rRNA gene sequences reported in this study showed that they shared 99 to 100% sequence identity with those of other phytoplasmas in the Aster yellows, X-disease and Rice yellow dwarf groups. However, no one of these identified strains can be described as a new “Candidatus Phytoplasma species”. On the other hand, Hawaiian sugarcane cultivar H78-7750 as a representative of Hawaiian breeding station sugarcane contains phytoplasma clustered to strain sugarcane white leaf (SCWL) phytoplasma, closely together with sugarcane white leaf phytoplasma from Taiwan (AY139874). It is possible to explain the occurrence of (SCWL) phytoplasma in Hawaiian Islands, by insect vectors or by infected stem cuttings which were obtained from other countries. Thai sugarcane contains phytoplasma isolate closely together with sugarcane white leaf phytoplasma from Myanmar. The transmission electron microscopic (TEM) studies revealed the presence of sugarcane white leaf phytoplasma only in phloem sieve tubes of diseased sugarcane leaves but not in adjacent cells to the sieve elements including companion cells and phloem parenchyma as well. According to ultrastructural observations under TEM, parenchymatic cells of bundle sheath and mesophyll tissue of affected leaves showed some alterations including accumulations of starch granules, increase plastoglobuli number and size in disorganized chloroplasts. Insect vectors of phytoplasmas are phloem feeders. Thus far, none of aphid species has been found to be a vector of phytoplasmas. Our tests showed also that black sugarcane aphids (Melanaphis Sacchari) were unable to transmit the phytoplasmas from infected sugarcane into the phytoplasma-free one. Hot water treatment has been proposed to cure plant material from phytoplasmas. Our tests showed that the appropriate hot water treatment, which recommended for phytoplasma elimination, is immersion of the sugarcane stem cuttings at 50°C for 60 min.</description>
      <author>Ziad Soufi</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/765</guid>
      <pubDate>Wed, 02 May 2012 13:04:06 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Analysis of the "nurse-tree effect" of exotic shelter trees on the growth of the indigenous Podocarpus falcatus in an Ethiopian montane forest</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/757</link>
      <description>Ethiopian forests disappear with a rate of 1.1% per year due to the high demand of firewood and timber. To protect the remaining parts of the forests, exotic tree plantations were established 60 years ago. But there are considerable concerns regarding exotic plantations: they have the reputation to cause damage to the ecosystems due to high demand of water and nutrients. Considering the environmental deterioration caused by monotonous plantations of exotic tree species, the chance for indigenous woody plants to rejuvenate naturally in those plantations appears to be very small. But there are observations of indigenous tree species regenerating under the shelter of exotic tree plantations. This enhanced growth of indigenous saplings under the canopy of exotics has been termed “nurse-tree effect”. In the Munessa-Shashamene Forest, a tropical montane forest in Ethiopia consisting of plantations of exotic tree species and remnants of natural forest, regeneration and an enhanced growth of native Podocarpus falcatus saplings under the shelter of exotic tree plantations (Pinus and Eucalyptus) was observed. The focus of this work was to examine the different growth patterns of the saplings in the sites, the effects of the on the photosynthetic performance, and to compare the water relations of the Podocarpus saplings and those of the shelter-trees. The results of the study are summarized as follows: 1. Observations over two years showed that the relative growth rates of the saplings were more than three times higher in the Pinus plantation compared to the natural forest and the Eucalyptus plantation. Relative growth rates during the dry and the rainy season were more or less identical. 2. Investigation of the sub-canopy microclimate proved PAR and VPD as major components with impact on the photosynthetic performance of the saplings. 71% of the variations in photosynthetic carbon uptake could be explained by PAR and 4% by VPD. The Pinus plantation was slightly warmer and drier compared to the other two sites. Also highest PAR values of all sites were recorded in the Pinus plantation. In the Eucalyptus plantation, PAR values were the lowest of the three sites, caused by the two-tired canopy of coppiced and uncoppiced Eucalyptus trees. 3. For an assessment of the photosynthetic efficiency of the light climate, the efficacy of the shares of the irradiation from diffuse light and light flecks were determined from light curves. The time spans and distribution of these shares of the daily accumulated radiation were recorded from the daily courses. In the Pinus plantation, the efficiency of the radiation was relatively low (70%), because of the high intensity of the sunflecks, especially during the dry season. On cloudy days the efficiency was nearly 100% and resulted in an optimum photosynthetic performance of the saplings in the Pinus plantation. In the Eucalyptus plantation, the two-tired canopy resulted in a higher proportion of diffuse radiation and less daily accumulated PAR from sunflecks (46%). Also the efficiency of the actual radiation was the lowest of all sites on cloudy (72%) and sunny (53%) days. Daily accumulated PAR under the canopy of the natural forest was in between the other forest types. Such mid-position was also true for the share of the sunflecks and the CO2 uptake. Efficacy of the radiation was 80% on sunny and 86% on cloudy days. 4. Water relations can substantially affect the photosynthetic performance of plants. Especially in the afternoons of the dry season a decrease of photosynthetic CO2 uptake by the Podocarpus saplings became apparent. Whole-tree water consumption was determined by measuring sap flow with the Granier system. In principle sap flow (and transpiration) followed VPD. Comparison of the daily courses of transpiration and stomatal conductance and sap flow showed an earlier decrease of transpiration by the leaves of the saplings than by the shelter-trees, suggesting slight water shortage especially during the dry season. This interpretation is corroborated by the higher 13C values in the leaf tissue of the saplings from the Pinus plantation. Nevertheless severe drought stress did not occur during the two years of investigation. 5. The literature on the „nurse-tree effect“ mentions in particular Eucalyptus as shelter-tree, a finding which is not in agreement with the data of this study: Neither photosynthesis nor growth was enhanced compared with the control saplings in the natural forest. The discrepancy between this work and the literature can be solved when the management of the Eucalyptus plantation is considered. As long as the Podocarpus saplings grow under the two-tired canopy of the coppiced trees, growth is as slow as in the natural forest. However, after coppicing the light climate for the saplings ameliorates considerably and growth rates increase. Thus, a shelter-tree effect could also be observed under Eucalyptus, but its dynamics is stepwise rather than continuous.</description>
      <author>Simone Strobl</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/757</guid>
      <pubDate>Mon, 26 Mar 2012 09:42:26 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Climate change impacts on habitats and biodiversity :  From environmental envelope modelling to nature conservation strategies</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/750</link>
      <description>Climate change will pose entirely new challenges for nature conservation. A literature study of 852 publications (between 2003 and 2010) illuminates this topic, examines driving research forces as well as focal points and shows recent research gaps. Here could be shown that changes in species distribution, diverse consequences for habitats, changing communities as well as biotic interactions and general aspects of diversity are the major challenges. The potential climatic modifications can alter deeply the distribution of animals and plants. Range changes due to recent climate change already exist and are traceable. In order to quantify such changes, environmental envelope modelling can be used. In addition to individual species, changes in distribution of more complex units are also conceivable. The present work mainly focuses on habitat types listed in the Annex I of the European Habitats Directive. To reveal the potential range changes of habitat types, two principally different modelling approaches have been developed. An indirect approach modelling the distribution of a habitat type using the distribution of its characteristic plant species and a direct approach, using the distribution of the habitat type itself. These two approaches were tested by modelling five grassland habitat types. Looking at the modelled results all habitats are projected to lose between 22% and 93% of their range in the ‘no dispersal’ scenario. Both approaches produce reasonable results. However, modelling an extensive set of habitat types using the indirect approach is currently not possible, because of the required but actually lacking amount of plant distribution data. Therefore, the direct approach is an appropriate instrument for modelling habitat types. Here, all 127 widespread terrestrial habitat types defined in the Annex I of the Habitats Directive were modelled and, resulting from this, a map of terrestrial habitat type diversity was calculated. Several habitat types are projected to lose many of their actually suitable areas, in particular bogs, rocky habitats, grassland and in part forests. Due to their developmental time or rather due to their special abiotic requirements, bogs and rocky habitats even lose under the assumption of a full dispersal scenario. However, most heath and grassland habitats are also projected to lose in the full dispersal scenario. Pooling all modelled results together, terrestrial habitat type diversity is shifting partly to mountain regions and the atlantic biogeographical region is projected to decrease in habitat type diversity. According to the Habitats Directive habitat types listed in Annex I are protected in ‘sites of community interest’ aiming to maintain or restore them at a favourable conservation status. Due to the projected changes a static nature conservation concept could face problems which particularly concern the coherence of the protected area network. This could lead to a loss of protective goods in spite of protected areas. To illustrate the potential problems and difficulties emerging with respect to spatial coherence of habitat types between protected areas, an analysis of spatial coherence under future conditions for a variety of habitat types in Germany was conducted. Here, a combination of environmental envelope modelling and graph theory is presented to assess the coherence of nature conservation networks. The possible incapacity of species to reach all climatically suitable areas is currently debated. Therefore, spatial scales are not only crucial for the coherence of protected areas but also for the question if future projected suitable areas could be colonized. Dispersal movements of species are only infrequently possible in our highly fragmented landscape. To answer this raising question, Odonata listed in the Habitats Directive with known dispersal distances were contemplated. The species Coenagrion ornatum, C. mercuriale and Ophiogomphus cecilia are projected to lose range when incorporating specific dispersal distances, while they are projected to extend their range in the unrestricted dispersal scenario. Furthermore, suitable climatic conditions tend to decline for Leucorrhinia albifrons and L. caudalis, whereas L. pectoralis is projected to gain distribution area assuming either species-specific or unrestricted dispersal. The nature conservation measure of translocation is an at least 100 years old methodology with pros and cons. In this thesis, the emerging problems and opportunities of this species preservation strategy are presented. Further, a new question about the ‘focal unit’ is pointed out as well as the problem of genetic variability and the aspect of pre-adopted subspecies. Moreover, a selective assisted colonisation not by moving species but ecotypes is referred.</description>
      <author>Torsten Bittner</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/750</guid>
      <pubDate>Mon, 27 Feb 2012 13:24:15 +0100</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Analyse von Condensin-Komplexen in Drosophila melanogaster Charakterisierung der Untereinheit CapG und Identifizierung von Interaktionen</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/742</link>
      <description>Die akkurate Verteilung der Chromosomen während der Mitose ist essentiell für die genetische Stabilität der Zellen. Der heteropentamere Condensin-Komplex ist hierbei an der Strukturierung der Chromosomen und deren physikalischer Stabilität während der Segregation maßgeblich beteiligt. In höheren Eukaryoten konnten zwei dieser Komplexe (Condensin I und Condensin II) identifiziert werden, die ihrerseits eine distinkte subzelluläre Lokalisation während der Interphase und auch Beladung an das mitotische Chromatin aufweisen. Die beiden Komplexe haben die Structural maintenance of chromosomes (SMC) Untereinheiten SMC2 und SMC4 gemein, während sie sich in den nicht-SMC-Untereinheiten unterscheiden: In Condensin I findet man die Komponenten Chromosome associated protein D2 (CapD2), CapG und CapH und in Condensin II die verwandten Proteine CapD3, CapG2 und CapH2. Während in Vertebraten die Rolle beider Condensin-Komplexe während der Mitose klar etabliert ist, zeichnet sich in Drosophila melanogaster ein anderes Bild ab. Mutanten in den Genen CapH2 und CapD3 zeigen keine mitotischen Phänotypen und ein zu CapG2 homologes Protein konnte bisher nicht identifiziert werden. Da CapG aus Drosophila ein ähnliches Lokalisationsverhalten wie die Condensin II-Untereinheiten der Vertebraten aufweist, wird CapG als Komponente beider Condensin-Komplexe diskutiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Funktion und die Regulation von CapG in Drosophila melanogaster, primär durch die Analyse von EGFP-fusionierten Proteinvarianten, näher untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass der C-Terminus von CapG neben den hauptsächlichen Phosphorylierungsstellen auch Kernimportsequenzen enthält, welche die subzelluläre Lokalisation des Proteins während des Zellzyklus regulieren. Während der Interphase zeigt CapG im Zellkern eine Kolokalisation mit dem Heterochromatin-bindenden Protein HP1, was auf eine direkte Chromatinassoziation von CapG hinweist und mögliche Chromatin-strukturierende Funktionen bestätigen würde. Diese Heterochromatin-spezifische Lokalisation kann vom C-terminalen Drittel von Cap-G vermittelt werden, der andererseits für die generelle Chromatinassoziation während der Mitose, die Interaktion mit den anderen Condensin I-Untereinheiten und für die Funktionalität von CapG während der somatischen Mitosen entbehrlich ist. Da ein Proteinfragment entsprechend der N-terminalen Zwei-Drittel von CapG (CapG-NM) während der Interphase hauptsächlich zytoplasmatisch lokalisiert ist, kann die präferentielle Kernlokalisation von CapG während der Interphase, und auch die Phospho-Regulation des Proteins, für die Entwicklung vom Beginn der embryonalen zygotischen Expression bis hin zum adulten Stadium nicht essentiell sein. Die in dieser Arbeit nachgewiesene Lokalisation von CapG und anderen Condensin Untereinheiten in Geweben der weiblichen und männlichen Keimbahn legt die Vermutung nahe, dass CapG, eventuell im Kontext mit den anderen Condensin-Untereinheiten, eine Rolle bei der Gametogenese zukommt. Konsistent hiermit ist die Beobachtung, dass Weibchen steril sind, die in ihren Keimbahnzellen keine funktionelle CapG-Variante exprimieren. Die Integrität der Ovarien in diesen Tieren spricht für eine Funktion von CapG bei der Reifung des Oozytenkerns oder den meiotischen Teilungen. Die Präsenz von CapG in löslichen Komplexen mit den bekannten Condensin I-Untereinheiten konnte in dieser Arbeit durch Koimmunpräzipitationen mit nachfolgender massenspektroskopischer Bestimmung der assoziierten Proteine bestätigt werden. Eine Assoziation mit Condensin II-spezifischen Untereinheiten wurde dagegen nicht gefunden. Ebenso assembliert eine ektopisch exprimierte, funktionelle Variante von CapH2 nicht in einem löslichen Komplex mit CapG. Auch die Analyse direkter Protein-Protein-Interaktionen in einem in vitro-System ergab keine Hinweise auf eine Assoziation von CapG mit Condensin II-spezifischen Untereinheiten. Dagegen konnten in diesem System die Interaktionen nachvollzogen werden, die für Condensin I und Condensin II aus anderen Systemen publiziert und somit erwartet sind. Experimente zur genetischen Interaktion der Condensin-Untereinheiten offenbarten bei Anwesenheit von CapG-Mutationen eine Suppression des Phänotyps, der nach Überexpression von CapH2 in Speicheldrüsen erhalten wird. In einem reziproken Ansatz führten CapG-Mutationen zu einer Verstärkung des CapH2-mutanten Phänotyps in den Nährzellen von Ovarien. CapH2 und CapG scheinen also auf genetischer Ebene miteinander zu interagieren. Zusammengenommen legen die Ergebnisse ein Modell nahe, in dem CapG zwar nicht in direkter Assoziation mit Condensin II-spezifischen Komponenten vorliegt, aber parallel an der Strukturierung von Chromatin beteiligt ist und funktionell zum Teil mit den Aufgaben der Condensin II-spezifischen Komponenten überlappt.</description>
      <author>Sabine Herzog</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/742</guid>
      <pubDate>Mon, 16 Jan 2012 12:23:06 +0100</pubDate>
    </item>
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      <title/>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/739</link>
      <description>Multimediales Lernen, bspw. mit dem Computer, ist eine wichtige Unterstützung im Unterricht geworden. Wenn auch Wirkung und Nutzen kontrovers diskutiert werden, gehört der Computer inzwischen zum Lehrplan an deutschen Schulen. Computerhandhabung ist eine notwendige Kompetenz für das Berufsleben. Zudem gilt das Medium als motivationsfördernd, was sich positiv auf den Lernerfolg auswirken soll. Ein kritischer Faktor bei Multimedia-Lernen ist neben der Multimodalität die Unterrichtsform: meist wird der Computer in ansonsten eher seltener schülerzentrierter Freiarbeit eingesetzt. Das eine wie das andere kann an sich Schüler kognitiv überfordern und damit das Lernen erschweren. Im Studie A wird der Effekt auf kognitive Lernerfolg und motivationale Variablen bei variierter Lehrer-Anleitung in computerunterstützter Freiarbeit empirisch untersucht. Fehlt die aktive Lehrerbegleitung, war der Lernerfolg im Nachtest geringer. Nach sechs Wochen aber schnitten die völlig selbstständig Lernenden besser ab als die betreuten Schüler. Wissen, das selbstständig erarbeitet wurde, ist bei der computerunterstützten Freiarbeit konsistenter. Der durch während des Unterrichts empfundenen Druck und geringe Selbstkompetenz verursachte negative Effekt auf den Lernerfolg scheint hingegen durch gezielte Anleitung verhindert zu werden. Auch konnten mit Anleitung die Jungen für das Thema gewonnen werden - allerdings ohne bemerkenswerten Effekt auf den Lernerfolg. Wichtigster Faktor der Untersuchung scheint das Vorwissen zu sein, das den Lernerfolg, das Interesse und das Kompetenzgefühl steigert, und gleichzeitig den Stress im Unterricht senkt. Diese Ergebnisse lassen darauf schließen, dass tatsächlich eine völlig selbstständige computerunterstützte Freiarbeit lohnenswert ist, allerdings als Festigungsphase nach einem Vorwissen bildenden, evtl. lehrerzentrierten Vorunterricht. In Studie B wurde ein Medienvergleich zwischen Hypertext und Buchtext durchgeführt. Die computerunterstützte Gruppe variierte nach den Erfahrungen aus Studie I den Grad der Lehrerunterstützung: Ein Teil der Computer-Testgruppe hatte statt der Konsolidierung im Frage-Antworten-Spiel mit dem Lehrer ein computerunterstütztes Quiz. Wenn auch das gewohnte Buch kurzfristig zu besserem Lernerfolg verhalf, vergaßen die Schüler mit der computerunterstützten Einheit mit lehrerzentrierter Konsolidierung weniger. Der Lernerfolg war aber letztlich nicht abhängig vom Medium, sondern von der Lehrerbegleitung. Ohne Betreuung waren die Schüler demotiviert und lernten kaum, wobei besonders die Mädchen litten. In Studie C wurde eine Papier-&amp; Bleistift-Methode des Multimedia-Lernens evaluiert, das Concept Mapping (CMing). Diese „persönlichen Landkarten der Konzepte“ scheinen v. a. als Konsolidierungsphase nach computerunterstütztem Lernen hilfreich zu sein. Hier wurden Concept Maps (CMs) über zwei unterschiedlich schwere Themen erstellt, um Fehler zu typisieren und auf ihre mögliche Ursachen zu untersuchen. Die Teilnehmer, obwohl völlig unerfahren, fühlten sich beim CMing sofort kompetent. Über das einfache Thema erstellten sie komplexe Wissenskarten. Hingegen nahmen bei dem zweiten, schwierigeren Thema die technischen Fehler zu. Dies scheint vor allem ein Problem der Verbalisierungsfähigkeit der Schüler zu sein. In Studie D wurde die Eignung des CMings zur Evaluierung von Schülerwissen untersucht. Bei der Diversität der Qualitätsmerkmale für CMs kann ihre Auswertung im Schulalltag kompliziert werden. Dafür reduzierten wir die Qualitätskriterien auf die Anzahl der richtigen Verbindungen in der Wissenskarte, der „Komplexität“. In den CMs über beide Themen korreliert die Komplexität signifikant mit dem kognitiven Nachtest und dies umso besser, wenn man bei der Korrektur technische Fehler vernachlässigte. Allerdings war der Korrelations-Koeffizient schwach. Da durch CMing ein vernetztes, verstehendes Lernen gefördert wird, rechneten wir damit, dass die Qualität der CM auf den Erfolg im spätere Wissenstest schließen lässt. Entsprechende Korrelation von Komplexität mit spätem Nachtest fanden wir allerdings nur bei dem schweren Thema. Eine Reduzierung der Qualitätsmerkmale auf die Komplexität unterschätzt das abgebildete Wissen der Schüler. Studien C und D zeigen, dass sich CMing sehr gut eignet, um spezifische Wissenslücken und Vorstellungen der Schüler aufzudecken, auf die der Lehrer dann seinen Unterricht adäquat ausrichten kann. Multimediale Lerneinheiten lohnen sich als schülerzentrierte Lernform. Gerade im Wechsel mit lehrerzentrierten Wissensvermittlungs-Stunden unterstützen sie den kognitiven Lernerfolg. Wichtiger noch ist vielleicht: die Vielfalt im Schulalltag fördert die Motivation sowohl der Schüler als auch der Lehrenden. Zusätzlich werden Kompetenzen wie Computerhandhabung, Selbstorganisation und eigenverantwortliches Lernen, Vernetztes Denken und Teamwork gefördert.</description>
      <author>Cathérine Conradty</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/739</guid>
      <pubDate>Fri, 23 Dec 2011 10:15:11 +0100</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Integrated analysis of relationships between 3D-structure, leaf photosynthesis, and branch transpiration of mature Fagus sylvatica and Quercus petraea trees in a mixed forest stand</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/733</link>
      <description>Identifying the relevance of forest structure for stand photosynthesis and transpiration is one of the remaining challenges in plant physiological ecology. This thesis uses the historically new chances for the description of 3D-complexity of beech and oak forests that come along with the rapid developments in information technology: It gives a comprehensive description of measured structural features of both species and evaluates and visualizes them with a branch-oriented polyhedra-based 3D-representation (CRISTO). This allows for the first time the proof of a naturally layered structure of Fagus sylvatica and Quercus petraea canopies, as well as the quantification of gap volumes of horizontal layers. The structure description is combined with the measured variability of physiologically relevant leaf parameters throughout the single canopies. A historical trend towards increasing leaf mass per area (LMA)-values is detected from literature. Using LMA and nitrogen content as drivers, a new nitrogen dependent leaf photosynthesis model is designed and validated from A/Ci curves and daily courses of leaf photosynthesis. These measurements have been perormed on standing trees using a high-lift. The program RACCIA allows for the automated derivation of photosynthesis parameters for this model from A/Ci-curves. Leaf properties and 3D-structure are used in the 3D-light model STANDFLUX-SECTORS, which is capble to use a 3D-simulation of the same stand in an unprecedented high resolution and was validated with the LMA-light relationship from another stand. The combined evaluation of the simulated radiation distribution with sapflow measurements on single branches indicates a typical pattern of light sensitivity of transpiration that is interpreted in terms of species-specific ecological specialization.</description>
      <author>Stefan Fleck</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/733</guid>
      <pubDate>Mon, 12 Dec 2011 09:07:30 +0100</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Eukaryotic chromosome segregation: New aspects of separase regulation by securin, Cdk1, PP2A and auto-cleavage</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/800</link>
      <description>The universal triggering event of eukaryotic chromosome segregation is the proteolytic cleavage of chromosomal cohesin by separase. The activity of this essential but potentially also very dangerous protease must be tightly controlled. Prior to the onset of anaphase separase is kept inactive by association with either securin or cyclin-dependent kinase 1 (Cdk1) in conjunction with cyclin B1. Only when all chromosomes interact properly with the mitotic spindle apparatus does the anaphase promoting complex or cyclosome (APC/C), a multisubunit E3 ligase, mediate the ubiquitylation of securin and cyclin B1. Their subsequent proteasomal degradation then releases active separase. Murine embryonic stem cells, which lack securin and express a Cdk1-resistant phosphorylation site mutant separase are viable. Thus, additional regulations of sister chromatid separation by separase must exist. It was reported that human separase cleaves not only cohesin but also itself and, furthermore, that it interacts with protein phosphatase 2A (PP2A). However, the functions of separase's auto-cleavage and PP2A-interaction remain enigmatic. Moreover, securin was reported to also interact with PP2A but, strangely, with a different isoform of the phosphatase. Thus, the question needs clarification of whether separase or securin or both interact with which isoform of PP2A. In this study, further insights into the relationship between separase auto-cleavage and PP2A binding are presented. Phosphorylation of a serine residue in close proximity to the major cleavage site of separase was found to stimulate auto-cleavage of separase. Interestingly, a quantitative mass-spectrometric approach (SILAC) identified this serine residue as a substrate of separase-bound PP2A. Furthermore, a point mutation within separase was identified, which totally abolishes PP2A binding and which maps to the immediate vicinity of the auto-cleavage sites. Thus, PP2A prevents the auto-cleavage of separase both catalytically and sterically. It could further be shown that non-cleavable separase exhibits increased association with PP2A and that forced cleavage of separase displaces PP2A. Taken together, these results demonstrate that auto-cleavage and PP2A binding constitute two antagonistic mechanisms of separase regulation. Evidence is provided that the interaction of PP2A with securin is indirect and bridged by separase, and that it is the B56- and not the B55-isoform of PP2A which associates with the separase-securin complex. Moreover, free securin is shown to be degraded in early mitosis in a phosphorylation- and APC/C-dependent manner, while separase-associated securin is kept dephosphorylated and, thus, protected by PP2A. Securin levels are frequently increased in tumors. In normal cells, the early removal of excessive securin might later ensure swift separase activation and anaphase onset, thereby contributing to faithful chromosome segregation.</description>
      <author>Franziska Böttger</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/800</guid>
      <pubDate>Thu, 01 Dec 2011 16:50:11 +0100</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Members of the Preprotein and Amino Acid Transporter Family Constitute Components of Novel Protein Import Pathways into Chloroplasts</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/723</link>
      <description>In order to sustain their structure and metabolism, chloroplasts and other plastid types must import the majority of their proteins from the cytosol across the envelope membranes. Translocons at the outer and inner chloroplast envelope membranes, called TOC and TIC, were identified that mediate the import of proteins. N-terminal transit peptides essential for import of the protein precursors are cleaved after their entry into the stroma. It was thus far believed that all of the different cytosolic precursors would enter the chloroplast through the same, jointly acting TIC/TOC machineries. Recent evidence, however, suggests that multiple, regulated import pathways exist in plastids that involve different import machineries. Proteomics studies have revealed the presence of a large number of plastid proteins lacking predictable N-terminal transit sequences for import. The import mechanism for the majority of these proteins has not been determined yet. One example is the chloroplast envelope quinone oxidoreductase homologue, ceQORH. This protein is imported into the inner plastid envelope membrane by a TIC/TOC-independent pathway and without any proteolytic cleavage. In the present study 5 proteins were shown to interact with ceQORH during its import and were designated as ceQORH translocon components (QTC). One of these proteins, QTC24 (also called HP20), is a member of the PRAT family comprising preprotein and amino acid transporters found in chloroplasts, mitochondria and free-living bacteria. Different expression patterns and localization of PRAT proteins suggest that they are functionally diverse beyond their role in protein translocation. QTC24/HP20 is located in the outer plastid envelope membrane of chloroplasts where it establishes a hydrophilic translocation pore. Thus, chloroplasts contain besides TOC75 and OEP16-1 a third translocation channel component in their outer envelope membrane that functions in import of transit sequence-less inner envelope proteins. In vitro import into chloroplasts of corresponding isolated A. thaliana knock-out mutants revealed that the lack of HP20 could not be replaced by its close relative HP22. Athp20 plants had no phenotype when grown under standard green house conditions. However, minor defects during the very early stage of greening of etiolated seedlings were observed as the expression of mainly plastid-encoded proteins was delayed. These effects could be interpreted in terms of an impaired amino acid import at this stage of development. A second protein of the PRAT family, HP30, was further subject of this work. However, its role remains unclear at the moment. Isolated homozygous A. thaliana knock-out mutants of HP30 did not reveal any phenotype under the growth conditions analysed in this work. The preliminary investigation of stable RNA silencing mutants indicated that the function of HP30 and its close relative HP30-2 is important during the early stages of seedling development. Young leaves of respective mutant plants exhibited a chlorotic phenotype. A further member of the PRAT family is OEP16-1 that was initially identified as amino acid-selective protein channel. Other studies revealed its role as translocation pore for the PORA precursor. Analysis of the corresponding A. thaliana knock-out mutant to dissect these two mutually not exclusive functions has led to the description of different phenotypes. During a re-screen of the original seed stock, four independent OEP16-1-deficient mutant lines were isolated that exhibited different cell death properties. Two mutants contained elevated amounts of free protochlorophyllide (Pchlide) in darkness that was caused by a defect in the Pchlide-dependent import of PORA. Etiolated seedlings of these lines died after light exposure due to the production of singlet oxygen. The two other mutants did not accumulate excessive amounts of free Pchlide and greened normally. Two of the four mutant lines with seemingly no correlation between the lack of PORA and cell death were analysed in more detail in this thesis. Moreover, a complemented Atoep16-1 mutant that re-expressed functional OEP16-1 protein was shown to restore the wild-type phenotype including PORA import that prevented the accumulation of an excess of free Pchlide and singlet oxygen production upon light exposure of dark-grown seedlings.</description>
      <author>Claudia Roßig</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/723</guid>
      <pubDate>Tue, 25 Oct 2011 09:24:51 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Studies on the influence of different diets and rearing conditions on  the development and growth of the two-spotted cricket Gryllus bimaculatus de Geer </title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/719</link>
      <description>•The effect of rearing conditions and different diets on larvae and adults of the two-spotted cricket, Gryllus bimaculatus de Geer (Orthoptera: Gryllidae), was studied. •The percent increase in body and ovary mass of adult females reared under crowded conditions was higher than that of those reared under isolated conditions. •Higher population density increased reproductive investment in adult females, regardless of the presence or absence of adult males. •The presence or absence of adult males appeared to have no significant effect on the pronotum width, increase in body mass, DLM mass and ovary mass of adult females. •Not only the population density plays an important role in morphological, physiological and behavioural changes, but also the absolute number of animals in a population may influence the above-mentioned parameters. •A strong positive correlation was found between increase in body and ovary mass and decrease in flight muscle and fat body mass; the loss of flight muscle and fat body mass is due to a high egg production. •Five different diets were used: standard diet (ca. 20 % protein, 4.5 % lipid, 45.5 % carbohydrate), modified standard diet (ca. 22 % protein, 6 % lipid, 42 % carbohydrate), and three semi-artificial diets, all containing 30 % protein but differing amounts of lipid (A: normal, B: low, C: high). •The amount of diet consumed highly depends on the type of diet given. •Weak relationships were obtained between increase in body mass and different amounts of diets consumed. •The amount of the different storage products in the fat body of 5-day-old adult females can be arranged in the following order: lipid, protein, glycogen and free carbohydrate. •The total lipid concentration in the haemolymph was generally much higher than carbohydrate concentration. •When fed on a high calory diet, the amount of food consumed was reduced. •When crickets were fed on artificial diets from penultimate larval stage, they displayed a lower increase in body mass and some reduction in flight muscle and ovary mass compared with crickets fed on artificial diet from the day of the adult moult only. •With respect to body and ovary mass, when fed to adult females modified standard diet was heartier, followed by diet A, B, C and standard diet. •When fed to penultimate larvae onwards, however, diets B and C resulted in a significantly reduced body and ovary mass. This indicates that when diets too low or too high in lipid content are fed for a longer period, cricket cannot compensate for it. •The development and reproductive investment of Gryllus bimaculatus shows a high degree of dependence on diet availability, diet quality and quantity, and food intake. Therefore, crickets raised on the different diets did not grow at equal rates. •The results unambiguously show that population density dramatically alters cricket behavioural, morphological and physiological characteristics; as a matter of fact there was a strong correlation between crowded conditions and an increase in metabolic rate, which in turn had an influence on the effects of different diets.</description>
      <author>Hassan Ibraik Hassan EL-Damanhouri</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/719</guid>
      <pubDate>Tue, 11 Oct 2011 11:26:45 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Mikrobielle Kohlenstoff- und Stickstofftransformationen im Verdauungstrakt von Regenwürmern (Oligochaeta)</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/715</link>
      <description>Der Regenwurmverdauungstrakt ist eine einzigartige Mikrozone in belüfteten Böden, die ideale Bedingungen für mit der Nahrung aufgenommene Bodenmikroorganismen bietet. In vorangegangenen Studien wurde gezeigt, dass die Emission von N2O durch europäische Regenwürmer auf die Aktivierung von aufgenommenen Boden-Denitrifikanten zurückzuführen ist. Bisher ist nicht bekannt, ob die Emission von N2O ein universelles Merkmal von Regenwürmern ist. Zudem ist nicht vollständig geklärt, welche Gärungsprozesse im Verdauungstrakt des Regenwurms relevant und welche gärenden Taxa dort aktiv sind. Ziel dieser Arbeit war es, die Fähigkeit zur N2O-Emission bei neuseeländischen Regenwurmarten zu untersuchen sowie die Diversität potentieller Denitrifikanten im Verdauungstrakt und im umgebenden Boden zu bestimmen. Weitere Ziele waren, die in situ-Bedingungen entlang des Verdauungstrakts von Lumbricus terrestris mit den mikrobiellen C- und N-Transformationen in Verbindung zu setzen sowie metabolisch aktive und Glucose-verwertende Bacteria im Verdauungstraktinhalt zu identifizieren. Die in Neuseeland eingeführten Arten Lumbricus rubellus und Aporrectodea rosea (beide Familie Lumbricidae) emittierten N2O, während die eingeführte Art Octolasion cyaneum (Familie Lumbricidae) nur teilweise und die einheimische Art Octochaetus multiporus (Familie Megascolecidae) kein N2O unter in situ-Bedingungen emittierten. Das N2O-Emissionspotential des einheimischen Wurms war deutlich schwächer ausgeprägt als das der eingeführten Würmer. Die Diversität der Denitrifikantenpopulationen in Verdauungstrakten und umgebenden Böden von L. rubellus und O. multiporus wurden anhand der Analyse von N2O-Reduktasegenen (nosZ) bestimmt. NosZ Sequenzen aus den Verdauungstrakten waren sehr ähnlich zu nosZ Sequenzen aus den umgebenden Böden und verwandt zu unkultivierten Bodenbakterien. N2O und H2 wurden von europäischen Würmern emittiert. Höchste in situ-Konzentrationen von N2O wurden im Kropf/Magen und im Enddarm detektiert, während H2 im Vorder- und Mitteldarm höchste Konzentrationen aufwies. Analog dazu waren eine hohe N2O-Bildung von Wurmabschnitten der Kropf/Magen- und Enddarmregion und eine hohe H2-Bildung von Abschnitten der Mitteldarmregion zu verzeichnen. Diese Ergebnisse deuten an, dass Denitrifikation vornehmlich im Kropf/Magen und Enddarm stattfindet, während H2-freisetzende Gärungen im Vorder- und Mitteldarm dominieren. In situ-Mikrosensormessungen wiesen darauf hin, dass der komplette Verdauungstrakt sauerstofffrei ist. Das Redoxpotential lag im Verdauungstrakt zwischen -203 und +388 mV. Im Verdauungstraktinhalt kamen Saccharide und organische Säuren in hohen Konzentrationen vor. Monosaccharide nahmen entlang des Verdauungstrakts ab. Die höchste Konzentration und die größte Diversität an organischen Säuren wurden im Mitteldarm nachgewiesen. Diese Ergebnisse zeigen, dass mit der Nahrung aufgenommene Mikroorganismen während der Darmpassage sich ändernden Bedingungen ausgesetzt sind und unterstützen die Annahme, dass im Verdauungstrakt verschiedene anaerobe mikrobielle Prozesse in räumlicher und damit auch in zeitlicher Abfolge aktiv sind. In anoxischen Inkubationen von Verdauungstraktinhalt mit Glucose wurden Gase und lösliche organische Verbindungen gebildet, was auf die Aktivität verschiedener Gärungsprozesse im Verdauungstrakt hinweist. Mit Hilfe der 16S rRNA basierten Stabilen-Isotopenbeprobung wurden Clostridiaceae und Enterobacteriaceae als dominante Glucose-Verwerter des Regenwurmverdauungstrakts identifiziert. Weiterhin ergab die Analyse von 16S rRNA aus frisch entnommenem Darminhalt, dass 79 Familien metabolisch aktiv waren, wovon 17 als neue Familien-ähnliche Gruppen definiert wurden. Diese Ergebnisse (a) bestätigen frühere Erkenntnisse, welche die Emission von N2O und N2 durch Regenwürmer auf aktive Denitrifikation in deren Verdauungstrakt zurückführen und (b) zeigen, dass die Fähigkeit zur N2O-Emission auch bei Regenwürmern der südlichen Hemisphäre auftritt, jedoch unterschiedlich stark ausgeprägt sein kann. Weiterhin wurde demonstriert, (c) dass diverse und teilweise unbekannte Taxa im Regenwurmverdauungstrakt aktiv sind, (d) dass dort Clostridiaceae und Enterobacteriaceae sehr wahrscheinlich an der Verwertung von Sacchariden beteiligt sind und (e) dass aufgenommene obligate Anaerobier und fakultative Aerobier gleichzeitig dieselbe Kohlenstoffquelle nutzen können. Prozessorientierte Inkubationsversuche, in situ-Messungen mit Mikrosensoren, die Charakterisierung der in situ-Bedingungen entlang des Verdauungstrakts sowie die molekularbiologische Analyse der Glucose-verwertenden und denitrifizierenden Bakterien aus dem Verdauungstrakt legen die Schlussfolgerung nahe, dass Regenwürmer durch anaerobe mikrobielle Aktivitäten in ihrem Verdauungstrakt zum terrestrischen C- und N-Kreislauf in belüfteten Böden beitragen und eine bedeutende mobile Elektronenquelle (in Form von emittiertem H2) für die Mikrobiota in diesen Böden darstellen.</description>
      <author>Pia Katharina Wüst</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/715</guid>
      <pubDate>Mon, 19 Sep 2011 15:08:26 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Construction of an efficient secretion system for recombinant proteins in Bacillus subtilis</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/697</link>
      <description>All proteins being translocated through the cytoplasmic membrane of bacteria cells as well as some proteins that are inserted into the cytoplasmic membrane contain a signal sequence at their N-terminus that is recognized by and targeted to the translocation machinery. Three translocation pathways have been described, so far in E. coli to allow secretion of proteins: The Sec, the Tat and the SRP (Signal Recognition Particle) pathway. While the Sec and the Tat pathway act post-translationally and accept unfolded and correctly folded polypeptides, respectively, the SRP pathway acts co-translationally. For proteins secreted through the cytoplasmic membrane via the Sec pathway, the ATP-dependent motor protein SecA is required for translocation. The translocation process of some proteins following the SRP pathway has also shown to be enhanced by the presence of SecA. The Sec and the SRP pathway share the heterotrimeric protein-conducting channel translocon complex composed of the SecYEG proteins. Based on the known characteristics of both pathways, the goal of this PhD project was to construct an efficient secretion system for recombinant proteins in Bacillus subtilis using an a-amylase as a reporter enzyme, which is secreted into the medium using the Sec pathway. Its gene amyQ was fused to an IPTG-inducible promoter. It turned out that increasing amounts of IPTG did not result in a concomitant increase of secreted a-amylase. Overproduction either formed aggregates within the cytoplasm or preproteins targeted to the translocon jammed the membrane. To release the accumulated protein within the cells two different experiments were carried out: i) a co-production and overexpression of SecA, and; ii) overexpression of an artificial secYEG operon. First, increased production of SecA showed significantly decrease in the total synthesis and secretion of a-amylase and did not reduce cytoplasmatic accumulation or membrane jamming. Second, the artificial operon enhanced expression of secY, secE and secG genes resulted in a higher amount of reporter enzyme secreted into the medium. Furthermore, two different experiments using the transposon mutagenesis strategy were carried out in order to screen for B. subtilis mutants able to increase secretion of α-amylase. Transposon mutagenesis was performed with the mariner-based transposon to inactivate gene(s) whose product might regulate directly or indirectly the secretion of α-amylase. No mutant strain presenting a higher secretion of α-amylase on indicator plates was found. In addition, I devised a modified transposon containing a xylose-expression cassette. To test the efficiency of the modified transposon, the promoter-less cat gene was used as a reporter gene and integrated into the B. subtilis chromosomal DNA. After transposon mutagenesis, mutants expressing the promoter-less cat gene were isolated. This result indicates that the modified transposon might lead to increased production of a gene in the presence of xylose and that this product might then enhance secretion of α-amylase to be detected on indicator plates. In the third part of my thesis, a terminator-test vector was constructed which should allow the identification of strong terminators acting as 5'-stabilizing element. This vector consists of an artificial bicistronic operon containing the two reporter genes bgaB and gfp allowing the insertion of the terminators between the two genes. Insertion of a terminator should lead to a reduction of the amount of GFP. The system was verified with the known sinIR transcriptional terminator. It turned out that the vector with the two reporter genes already exhibited instability in E. coli.</description>
      <author>Kelly Cristina Leite</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/697</guid>
      <pubDate>Thu, 14 Jul 2011 11:40:16 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Soziale Prozesse der Selbstregulation einer Wildkaninchenpopulation (Oryctolagus cuniculus L.)</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/693</link>
      <description>Wahrend einer Populationsstudie von Wildkaninchen innerhalb eines 22000 m2 großen Freigeheges wurden strukturelle und demographische Parameter über 16 Jahre aufgenommen. 1. Populationsdynamik: Trotz einer jährlichen Produktion von 258-1080 Jungtieren verblieb die Adulttierdichte stabil und schwankte nur um etwa 50 Tiere. Die Populationsgröße wird in Abhängigkeit von ihrer Dichte und Altersaufbau reguliert, was ihren Ausdruck in einem Zyklus der Wachstumsrate mit einer Periode von ca. 5 Jahren findet. 2. Sozialstruktur: Wildkaninchen leben in Mischeinheiten mit geschlechtsspezifischen linearen Dominanzhierarchien, die durch das Territorialverhalten von Männchen voneinander isoliert sind. Innerhalb von Männchenterritorien können Weibchen Untergruppen bilden. 3. Populationsdynamische Faktoren Jahreszeit: In der Nichtreproduktionszeit bleiben strukturbildende Verhaltensweisen erhalten. Dichte: Mobilität und strukturbildende Verhaltensweisen, wie rangabhängiges nahes Beisammensitzen, aggressives Verhalten und Hüteverhalten sind dichteabhängig. 4. Sozialdynamik Folgende Mechanismen regulieren und stabilisieren die Gruppengröße während der Abnahme der Populationsdichte: Männchen: Dominante Männchen vergrößern ihre Reviere; subdominante Männchen wandern in Gruppen mit vielen Weibchen ab und / oder ersetzen verstorbene dominante Männchen. Subdominante Männchen pendeln zwischen zwei Revieren. Reviere werden von dominanten und subdominanten Männchen verteidigt. Weibchen: Weibchen aus Gruppen mit wenig Raum wandern in Gruppen mit mehr Raum ab. Weibchen großer Gruppen wandern in kleine Gruppen ab. Weibchen erhalten ihre kleine Gruppengröße durch Territorialverhalten. Weibchen großer Gruppen spalten sich und bilden Untergruppen. Männchen und Weibchen: Individuelle Bindungen können bei Mangel an Männchen beobachtet werden. Folgende Mechanismen destabilisieren das System und können zu einer Erhöhung der Populationsdichte führen. a) Eine begrenzte Kapazität der Männchen, Reviere zu vergrößern und zu verteidigen; b) ein Mangel an Männchen, der zur Neubildung von Weibchengruppen führt, die disharmonisch sind; c) eine Abnahme der Weibchengruppengröße, die zu klein werden, um gegen eine Emigration von Weibchen aus größeren Gruppen verteidigt zu werden. 5. Funktion der Prozesse Strukturell-funktionale Aspekte: Männchen erhöhen bzw. erhalten ihren Zugang zu Weibchen durch Zusammenschluß in Dominanzhierarchien, Verbesserung des sozialen Status sowie durch Vergrößerung ihrer Reviere. Weibchen erhöhen bzw. erhalten ihren Zugang zu Wurfbauten durch Zusammenschluß in Dominanzhierarchien bzw Untergruppen, durch Verbesserung des sozialen Status und Abwanderung in Gruppen mit mehr Raum. Reproduktion: Eine Reproduktionssupression konnte nur auf der individuellen Ebene in Abhängigkeit von der Gruppengröße und dem Rang festgestellt werden. Die Reproduktionssuppression wirkt sich bei hoher Dichte auf die Wurfsynchronisation aus. Verwandtschaft: Eine geringer matrilineare Verwandtschaftsgrad innerhalb der Gruppen wird verursacht durch einen Generationsaustausch, Abwanderung und Geschwistertrennung. Homoöstase: Die Ausbildung sozial stabiler Beziehungen puffert direkte Konkurrenz ab, was sich in der Erniedrigung der Nebennierenrindenaktivität (NNR) äußert. Soziale Veränderungen bewirken unabhängig vom Rang eine Erhöhung der NNR. Copingstrategien wie Konfrontation bzw. Konfliktvermeidung können in Sozialbindungen und damit einhergehenden Ortsbindungen resultieren, die sich gegenläufig zu rangabhängigen NNR auswirken. Aufgrund der Komplementarität von Verhalten, sozialen Prozessen und Positionen mit der Lebenserwartung von Tieren können über die NNR Rückschlüsse auf die Befindlichkeit von Tieren, wie Sicher-, Unsicherheit und Selbstvertrauen getroffen werden. 6. Vernetzung: Strukturell-funktionale Mechanismen selbstorganisieren die horizontale Vernetzung der Population in unterschiedlich zusammengesetzte Gruppen. Innerhalb der Population bestimmen endogene Mechanismen der Sicherheit von Individuen die Selbstorganisation in soziale Gruppen. Sie sind das Ergebnis zentrifugaler Kräfte positiver Rückkopplungsprozesse eines Aggressionsvermeidungssystems sowie der zentripetalen Bindungskräfte von Wurfbauen und Paarungspartnern. 7. Lebensgeschichte und Demographie: Dichteabhängige Oszillationen sind gebunden an die Alters- und Geschlechterzusammensetzung der Population. Dies kann als zirkuläre Geschlossenheit von Ursache und Effekt des Auf- und Abbaus eines sozialen Netzwerkes als Regel generierendes (konstitutives) und Regel basierendes (evaluatives) System der Prozesse, die soziale Unsicherheit reduzieren, verstanden werden. 8. Synthese: Die Populationsdynamik der Jungtiere lässt sich allein aus der systemhaften Vernetzung von Populationsparametern formalisieren und vorhersagen.</description>
      <author>Paul Ernst Kaetzke</author>
      <category>doctoralthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/693</guid>
      <pubDate>Thu, 07 Jul 2011 08:24:02 +0200</pubDate>
    </item>
    <item>
      <title>Resurvey of a GLORIA Target Region in the Swiss National Park</title>
      <link>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/691</link>
      <description>There is no doubt that recent global climate change is in process and affects life on earth. Especially mountain ecosystems are supposed to be highly sensitive to climate change due to the vertical compression of life zones, rough abiotic environment and limiting ecological factors. Therefore, the European Alps is one of the best observed ecosystems where many studies figured out how climate change is affecting biodiversity. Probably the biggest and most well-known project is the GLORIA-Europe initiative established by Prof. Dr. Georg Grabherr from University of Vienna. The aim of this project is to establish a world-wide long-term monitoring network in alpine ecosystems to detect effects of climate change on the vegetation of mountain summits using standardised methods. This study is involved in the GLORIA initiative to resurvey four calcareous and four siliceous summits at Swiss National Park in summer 2009/10. The aim of this study is to answer the questions if there are changes between the first (2002/03) and second survey in plant species number, species frequency and in heterogeneity between plots. Furthermore, is altitude, cardinal direction and bedrock influencing changes or are there species groups reacting different and what are the reasons behind it? In total 226 species were found in 2009 and 2010 with almost 80% more species on the siliceous summits. Species turnover rate between the two surveys is relatively high (15-30%) and also frequency is increasing for several species. But, there are no effects of bedrock or exposition and no differences for species groups. This study shows that fluctuation of species turnover is due to fluctuation of phenological development. Furthermore, differences in plot heterogeneity can be explained by phenological fluctuation. However, there are hints for initiating effects of climate change. The occurrence of L. decidua on three lower summits and the high content of new found species with a lower distribution limit at the montane belt on PMU as well as general increase in plant frequency could be caused by climate change. Hence, these hints of climate change should be focused on in future investigations as long-term effects of climate change are expected.</description>
      <author>Frank Breiner</author>
      <category>masterthesis</category>
      <guid>http://opus4.kobv.de/opus4-ubbayreuth/frontdoor/index/index/docId/691</guid>
      <pubDate>Fri, 24 Jun 2011 11:21:15 +0200</pubDate>
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