TY - THES A1 - Adler, Katharina T1 - Avian diversity in vineyards – Circannual effects of landscape structure and management practices in viticultural regions N2 - Methods of intensive land use and structural impoverishment of landscapes have been shown to have a strong negative impact on biodiversity in agricultural landscapes. Due to increasing population numbers and growing yield demands on less land, the sustainable management of utilised biotope types in agricultural landscapes has become a key topic of biodiversity research. More than any other bird species group, birds of the agricultural landscape have experienced massive population declines throughout Germany and Europe in recent years. The majority of research projects carried out in this area relate to annual crops. However, permanent crops, such as fruit plantation, vineyards and timber plantations, have received little attention in biodiversity research to date. Due to ongoing climate change, vineyards will also become increasingly important outside the Mediterranean region, replacing more and more semi-natural habitats. This makes it all the more important to understand how these cultures affect biodiversity and how this can be sustainably managed. Wine-growing areas offer potentially attractive living conditions for avifauna: The wooden structures of the vines, greening between the rows of vines and a mosaic with neighbouring unused structures can provide suitable habitat structures for different species. In many cases, however, viticulture is characterised by intensive management regimes with frequent disturbance events such as pesticide application, tillage or mowing of the species-poor green alleys and removal of marginal structures. Various studies show that these factors in crop monocultures have a major influence on bird diversity. The aim of this thesis was to analyse the influence of different landscape structures on the bird community in wine-growing areas and the influence of these bird communities on viticulture in terms of grape damage. The following studies were carried out for this purpose: -A literature study on the main influencing factors already identified in the scientific literature was compiled for both topics. -Two wine-growing regions in Germany (Rheingau and Rheinhessen) were analysed in a case study. Bird species were recorded throughout 2020 and 2021 and then analysed with data on the composition and structure of the landscape, which were collected by digitising orthophotos and verifying them on site. -In a further field study in Napa Valley (CA, USA), grape damage caused by birds in six vineyards was recorded and analysed with data from the landscape as well as vineyard management to determine which structures made grapes particularly enticing as food for birds. KW - Birds Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-1167 N1 - This thesis was accepted onJuly 10, 2025 as a doctoral dissertation in fulfilment of the requirements for the degree Doktor der Naturwissenschaften by Hochschule Geisenheim University and of the Faculty 03 of Mathematics/ Natural Sciences of University of Koblenz VL - 2025 SP - 1 EP - 148 PB - Hochschule Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Lamberty, Anna T1 - Development of a generic concept for cross chain temperature monitoring using IoT-based sensor technology to optimize the product quality of fresh plant-based produce N2 - The objective of this thesis was to develop a generic implementation concept for cross-chain IoT-based temperature monitoring in supply chains of fresh plant-based produce, including a cost-benefit-assessment. In the first step, a literature review was conducted to categorize fresh fruit and vegetables by their product-specific spoilage kinetics in relation to the main influential ambient parameters (temperature, relative humidity, ethylene, CO2, O2, vibration). In addition, the state-of-theart of relevant IoT technology was reviewed. This was followed by a systematic literature review and practical tests in four supply chains, focusing on data transmission reliability, temperature accuracy, location accuracy, battery life and sustainability, to identify technical, process-related and sustainability requirements for IoT-based temperature monitoring systems. Based on those results and a multi-dimensional field analysis including stakeholder interviews, a generic implementation concept was elaborated and validated in a real-world pilot study. Finally, the results of stakeholder interviews were used to create three application scenarios for IoT-based temperature monitoring. The costs and benefits of an IoT implementation were assessed for each scenario. The results highlight the complexity of fresh plant-based produce but also show the potential for optimizing product qualities by using IoT-based temperature monitoring, particularly for berries, leafy vegetables, climacteric fruit and chilling-sensitive products. While suitable IoT technology is available, the variety can make it challenging for supply chain actors to choose the right solution. Here, the identified technical, process-related and sustainability requirements can aid decision-making for potential users and provide development insights for IoT providers. However, needs for improvements of the tested IoT systems were found, particularly regarding data transmission reliability, temperature accuracy and sensor sustainability. The developed generic concept provides a blueprint for practical implementation in supply chains. The validation results confirm its operational feasibility. Further, it was found that IoT-based temperature monitoring can lead to monetary savings by reducing product losses, depending on the specific combination of IoT technology, product, packaging type, data use, and hardware reuse frequency. It must be highlighted that sustainable use of IoT devices enhances potential monetary benefits by avoiding subsequent sensor purchase costs. N2 - Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines generischen Implementierungskonzepts für die kettenübergreifende, IoT-basierte Temperaturüberwachung in Lieferketten von pflanzlichen Frischprodukten, einschließlich einer Kosten-Nutzen-Bewertung. Zunächst wurden pflanzliche Frischprodukte mittels einer Literaturstudie hinsichtlich ihres Verderbsmechanismus in Abhängigkeit wichtiger Umgebungsparameter (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Ethylen, CO2, O2, Vibration) klassifiziert. Zusätzlich wurde der Stand der relevanten IoT Technologie erfasst. Darauf folgten eine systematische Literaturstudie und Praxistests mit IoT Sensoren in vier Lieferketten. Der Schwerpunkt lag auf der Verlässlichkeit der Datenübertragung, der Temperaturgenauigkeit, der Standortgenauigkeit, der Batterielebensdauer und den Nachhaltigkeitseigenschaften, um technische, prozess- und nachhaltigkeitsbezogene Anforderungen an IoT-basierte Temperaturüberwachungssysteme zu identifizieren. Basierend auf diesen Ergebnissen und einer mehrdimensionalen Feldanalyse mit Experteninterviews wurde ein generisches Implementierungskonzept entwickelt und in einer realen Pilotlieferkette validiert. Im Anschluss wurden drei Anwendungsszenarien für IoT-basierte Temperaturüberwachung entwickelt und deren Kosten und Nutzen bewertet. Die Ergebnisse zeigen die Komplexität von pflanzlichen Frischprodukten als Produktgruppe, sowie das Potential zur Qualitätsoptimierung mithilfe von IoT-basierter Temperaturüberwachung, insbesondere für Beerenobst, Blattgemüse, klimakterische Früchte und kälteempfindliche Produkte. Obwohl zahlreiche geeignete IoT Sensoren kommerziell erhältlich sind, ist es schwierig für Lieferkettenakteure, die richtige Wahl zu treffen. Hier können die identifizierten technischen, prozess- und nachhaltigkeitsbezogenen Anforderungen eine Entscheidungshilfe für potenzielle Anwender, sowie Entwicklungsimpulse für IoT Hersteller bieten. Allerdings zeigte sich Verbesserungsbedarf hinsichtlich der Verlässlichkeit der Datenübertragung, der Temperaturgenauigkeit und der Nachhaltigkeit der getesteten IoT Systeme. Das entwickelte generische Konzept bietet eine Blaupause, die die praktische Implementierung in verschiedenen Lieferketten anleitet. Die Validierungsergebnisse bestätigen die operative Durchführbarkeit des Implementierungskonzepts. Des Weiteren zeigt die Kosten-Nutzen-Bewertung, dass IoT-basierte Temperaturüberwachung zu erheblichen Einsparungen durch reduzierte Produktausschüsse führen kann, abhängig von der Kombination aus IoT Technologie, Produkt, Packvolumen, Datennutzung und Sensornutzung. Dieser Effekt wird durch eine durch eine nachhaltige Mehrfachnutzung der Sensoren verstärkt, da Kosten für das Nachkaufen vermieden werden. KW - temperature monitoring KW - fresh produce KW - Internet of Things KW - food supply chain Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-1189 N1 - This thesis was accepted by Hochschule Geisenheim University on October 27, 2025 as a doctoral dissertation in fulfilment of the requirements for the degree “Doktorin der Ingenieurwissenschaften” (Dr.-Ing.). The conferral of the academic degree is based on the institutional assignment of the 2nd reviewer who is a member of the Faculty of Agricultural, Nutritional and Engineering Sciences at University of Bonn. VL - 2025 SP - II EP - 184 PB - Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - DE LONGHI, Emilio T1 - Sensory and chemical characterization of the aroma of Riesling wines N2 - Riesling wines are appreciated for their diverse and distinctive aromas, resulting from complex interactions of their numerous volatile components with human olfactory system. However, the volatile composition associated with the aroma properties of Riesling wines has not been fully understood. The aim of this thesis was to advance the characterization of Riesling wine volatile composition, through analytical and sensory approaches. Focusing on the thiol component of Riesling wine, sensory-guided screening by heart-cutting multidimensional gas chromatography mass spectrometry/olfactometry (H/C MDGC–MS/O) of Riesling wine thiol selective extracts, obtained by Ag+ solid-phase extraction (Ag+ SPE), followed by Riesling wine thiol analysis by ultra high-performance liquid chromatography (UHPLC) quadrupole Orbitrap high-resolution mass spectrometry (HRMS) in parallel reaction monitoring (PRM), enabled the identification of twelve volatile odorant thiol candidates in Riesling wine (3-sulfanylhexan-1-ol, 3-sulfanylheptan-1-ol, 3-sulfanylhexyl acetate, 4-methyl- 4-sulfanylpentan-2-one, ethyl 3-sulfanylpropionate, ethyl 2-sulfanylpropionate, trans-2- methyl-3-tetrahydrofuranthiol, 2-methyl-3-furanthiol, benzenemethanethiol, o-toluenethiol, mtoluenethiol, and 2-furfurylthiol). LC–MS analysis empowered to quantify the twelve thiols in a set of Riesling wines (n = 33), highlighting their occurrence at concentrations reaching sensory detection threshold values. Additionally, it allowed the detection of two new monoterpenoid thiols 1-p-menthene-8-thiol and trans-p-menthane-3-one-8-thiol in wine for the first time, two compounds possessing respectively grapefruit and blackcurrant aroma nuances. The odor thresholds of these thiols in model wine were determined at 0.076 ng/L and 22.9 ng/L, respectively. The employed LC–MS analytical method was newly developed for the quantitation of ultra-trace volatile thiols in wine. The proposed procedure, consisting of thiol derivatization by 4,4'-dithiodipyridine (DTDP), followed by thiol-DTDP derivatives isolation by liquid-liquid extraction, allowed rapid sample preparation. Instrument analysis performed using UHPLC quadrupole Orbitrap HRMS offered ultra-selectivity and sensitivity for 19 selected thiols. The analytical performances of the novel method were observed in most cases greater than those of previously developed methods. A comprehensive investigation of the links between volatile composition and sensory properties of Riesling wine was then conducted, combining sensory descriptive analysis with quantitative chemical data from a selection of Riesling wines from Germany and France (n = 27). The results from the quantitative chemical analysis of 77 volatile compounds and 14 basic wine parameters were merged with the sensory scores obtained from the descriptive analysis of the collected wine samples by a German-based experienced panel (n = 18) through partial least squares (PLS) regression. The analyzed volatiles spanned from different molecular families known for their relevance for Riesling wine aroma and included monoterpenes, C13-norisoprenoids, higher alcohols, acetate esters, fatty acid ethyl esters, lactones, light volatile sulfur compounds, and polyfunctional thiols. Selected compounds with higher regression coefficients in relation to Riesling aromatic typicality scoring were supplemented in Riesling wine, up to concentration levels reached by the most typical ranked wines, and were found to be associated with a significant increase of Riesling olfactory typicality perceived by experienced sensory judges (n = 15). Overall, this work has advanced the knowledge about molecular drivers of aroma perception of Riesling wines, pointing out the role of novel potent polyfunctional thiols, in association to other major aroma components of Riesling wines. These findings offer promising prospects for the winemaking industry and for future advancements in Riesling wine aroma research. N2 - Sensorische und chemische Charakterisierung des Aromas von Rieslingweinen Rieslingweine werden für ihre vielfältigen und unverwechselbaren Aromen geschätzt, die sich aus den komplexen Wechselwirkungen ihrer zahlreichen flüchtigen Bestandteile mit dem menschlichen Geruchssystem ergeben. Die Zusammensetzung der flüchtigen Komponenten, die mit den Aromaeigenschaften von Rieslingweinen verbunden ist, ist jedoch noch nicht vollständig verstanden. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Charakterisierung der Zusammensetzung der flüchtigen Komponenten von Rieslingweinen durch analytische und sensorische Ansätze voranzutreiben. Fokussierung auf die Thiolkomponenten des Rieslingweins, sensorisch gesteuertes Screening mittels multidimensionaler Heart-Cutting-Gaschromatographie-Massenspektrometrie/ Olfaktometrie (H/C MDGC–MS/O) mit Thiol-selektiven Extrakten von Rieslingweinen, gewonnen durch Ag+-Festphasenextraktion (Ag+ SPE), gefolgt von der Thiol-Analyse mittels Ultra-High-Performance-Flüssigkeitschromatographie (UHPLC) Quadrupol-Orbitrap� Massenspektrometrie (HRMS) in paralleler Reaktionsüberwachung (PRM), ermöglichte die Identifizierung von zwölf flüchtigen aromaaktiven Thiol-Komponenten (3-Sulfanylhexan-1-ol, 3-Sulfanylheptan-1-ol, 3-Sulfanylhexylacetat, 4-Methyl-4-sulfanylpentan-2-on, Ethyl-3- sulfanylpropionat, Ethyl-2-sulfanylpropionat, trans-2-Methyl-3-tetrahydrofuranthiol, 2- Methyl-3-furanthiol, Benzenmethanthiol, o-Toluolthiol, m-Toluolthiol und 2-Furfurylthiol). Die LC-MS-Analyse ermöglichte es, die zwölf Thiole in einer Reihe von Rieslingweinen (n = 33) zu quantifizieren und ihr Vorkommen in Konzentrationen nachzuweisen, die sensorische Nachweisschwellenwerte erreichen. Darüber hinaus wurde zum ersten Mal der Nachweis von zwei neuen monoterpenoiden Thiolen, 1-p-Menthen-8-thiol und trans-p-Menthan-3-on-8-thiol, die Aromanuancen von Grapefruit bzw. Schwarzer Johannisbeere besitzen, ermöglicht. Die Geruchsschwellen dieser Thiole im Modellwein wurden mit 0,076 ng/L bzw. 22,9 ng/L bestimmt. Die eingesetzte LC-MS-Analysemethode wurde für die Quantifizierung von ultraspurenflüchtigen Thiolen in Wein neu entwickelt. Das entwickelte Verfahren, bestehend aus der Thiolderivatisierung durch 4,4'-Dithiodipyridin (DTDP) und der anschließenden Isolierung von Thiol-DTDP-Derivaten durch Flüssig-Flüssig-Extraktion, ermöglichte eine schnelle Probenvorbereitung. Die Instrumentenanalyse, die mit UHPLC-Quadrupol Orbitrap HRMS durchgeführt wurde, bot Ultraselektivität und Empfindlichkeit für 19 ausgewählte Thiole. Die analytischen Leistungen der neuartigen Methode wurden in den meisten Fällen höher beobachtet als die der bisher entwickelten Methoden. Anschließend wurde eine umfassende Untersuchung der Beziehungen zwischen der Zusammensetzung der flüchtigen und der sensorischen Eigenschaften von Rieslingwein durchgeführt, wobei sensorisch-deskriptive Analysen mit quantitativen chemischen Daten aus einer Auswahl von Rieslingweinen aus Deutschland und Frankreich kombiniert wurden (n = 27). Die Ergebnisse der quantitativen chemischen Analyse von 77 flüchtigen Verbindungen und 14 grundlegenden Weinparametern wurden mit der sensorischen Bewertung, die mittels deskriptiver Analyse der ausgewählten Weine durch ein deutsches ansässiges erfahrenes Panel (n = 18) gewonnen wurde, durch partielle Regression der kleinsten Quadrate (PLS) zusammengeführt. Die analysierten flüchtigen Stoffe stammten von verschiedenen molekularen Familien, die für ihre Bedeutung des Aromas der Rieslingweine bekannt sind, und umfassten Monoterpene, C13-Norisoprenoide, höhere Alkohole, Acetatester, Fettsäureethylester, Lactone, leichtflüchtige Schwefelverbindungen und polyfunktionelle Thiole. Ausgewählte Verbindungen mit höheren Regressionskoeffizienten in Bezug auf die Riesling-Geruchstypizität wurden im Rieslingwein bis zu den Konzentrationsniveaus ergänzt, die von den typischsten bewerteten Weinen erreicht wurden, und es wurde festgestellt, dass sie mit einer signifikanten Steigerung der Riesling-Geruchstypizität verbunden sind, die von erfahrenen sensorischen Prüfern wahrgenommen wurde (n = 15). Insgesamt hat diese Arbeit das Wissen über die molekularen Treiber der Aromawahrnehmung von Rieslingweinen erweitert und die Rolle neuartiger potenter polyfunktioneller Thiole in Verbindung mit anderen wichtigen Aromakomponenten von Rieslingweinen aufgezeigt. Diese Ergebnisse bieten vielversprechende Perspektiven für die Weinindustrie und für zukünftige Fortschritte in der Aromaforschung von Rieslingweinen N2 - Caractérisation sensorielle et chimique de l’arôme des vins de Riesling Les vins de Riesling sont appréciés pour leurs arômes divers et distinctifs, résultant des interactions de leurs composés volatils avec le système olfactif humain. Cependant, les déterminants de l’arôme des vins de Riesling n'ont pas été entièrement compris. Cette thèse vise à progresser dans la caractérisation de la composition volatile du vin de Riesling, au travers des approches analytiques et sensorielles. Concernant la composante thiol, un criblage par chromatographie en phase gazeuse multidimensionnelle couplée à la spectrométrie de masse/olfactométrie (H/C MDGC–MS/O) d'extraits sélectifs de thiol du vin de Riesling, obtenus par extraction en phase solide aux ions Ag+ (Ag+ SPE), suivi de l’analyse des thiols du vin par une nouvelle méthode par chromatographie liquide à ultra haute performance (UHPLC) couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) Orbitrap en parallel reaction monitoring (PRM), a permis d'identifier douze thiols odorants (le 3-sulfanylhexan-1-ol, le 3-sulfanylheptan-1-ol, l'acétate de 3-sulfanylhexyle, la 4-méthyl-4-sulfanylpentan-2-one, le 3-sulfanylpropionate d'éthyle, le 2- sulfanylpropionate d'éthyle, le trans-2-méthyl-3-tétrahydrofuranthiol, le 2-méthyl-3-furanthiol, le benzèneméthanethiol, l'o-toluénéthiol, le m-toluénéthiol et le 2-furfurylthiol). L'analyse par LC-MS a permis de quantifier les douze thiols d'un ensemble de vins de Riesling (n = 33), en montrant leur présence à des concentrations atteignant des seuils de détection sensorielle. De plus, elle a permis de détecter pour la première fois deux nouveaux thiols monoterpénoïdes, le 1-p-menthène-8-thiol et le trans-p-menthane-3-one-8-thiol dans le vin, possédant respectivement des nuances aromatiques de pamplemousse et de cassis et des seuils olfactifs en solution de vin modèle déterminés à 0,076 ng/L et 22,9 ng/L. La méthode d'analyse par LC-MS utilisée, a été développée pour la quantification de thiols volatils en traces dans le vin. Le protocole de dérivation des thiols par la 4,4'-dithiodipyridine (DTDP), suivi de l'isolement des dérivés thiol-DTDP par extraction liquide-liquide, a favorisé une préparation rapide des échantillons. L'analyse instrumentale par UHPLC Orbitrap HRMS a permis sélectivité et sensibilité pour 19 thiols sélectionnés, garantissant des performances supérieures ou égales à celles des méthodes précédemment développées. Une étude compréhensive visant à explorer les liens entre la composition volatile et les propriétés sensorielles du vin de Riesling a ensuite été menée, combinant l’analyse sensorielle descriptive avec des données chimiques quantitatives provenant d'une sélection de vins de Riesling allemands et français (n = 27). Les résultats de l'analyse quantitative de 77 composés volatils et de 14 paramètres de base du vin ont été combinés avec les notations sensorielles issues de l'analyse descriptive des échantillons de vin par un panel d’experts basés en Allemagne (n = 18) par régression par les moindres carrés partiels (PLS). Les composés volatils analysés comprenaient des monoterpènes, des C13-norisoprénoïdes, des alcools supérieurs, des esters, des lactones, des composés soufrés légers et des thiols polyfonctionnels connus pour leur importance dans l'arôme du vin de Riesling. Des composés marqués par des coefficients de régression plus élevés en relation à la typicité du Riesling ont été additionnés dans le vin de Riesling aux concentrations caractérisant les vins classés comme plus typiques, et se sont avérés associés à une augmentation significative de la typicité du Riesling perçue par des panelistes Ces travaux ont fait progresser les connaissances sur les déterminants de l’arôme des vins de Riesling, en soulignant le rôle de nouveaux thiols polyfonctionnels, en association avec d'autres composants aromatiques majeurs des vins de Riesling, offrant des perspectives pour la filière œnologique ainsi que pour la recherche portant sur les arômes du vin Riesling experts (n = 15). Ces travaux ont fait progresser les connaissances sur les déterminants de l’arôme des vins de Riesling, en soulignant le rôle de nouveaux thiols polyfonctionnels, en association avec d'autres composants aromatiques majeurs des vins de Riesling, offrant des perspectives pour la filière œnologique ainsi que pour la recherche portant sur les arômes du vin Riesling. Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-1121 N1 - This doctoral thesis was accepted on July, 2, 2024 after a proper doctoral procedure in accordance with the provisions of the cooperation agreement "Convention de Cotutelle Internationale de Thèse” entre l'Université Bordeaux and Hochschule Geisenheim University" had been completed. VL - 2024 SP - i EP - XXIX PB - Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Hauck, Katharina T1 - Challenges of the organic wine sector - A value chain analysis of organic wine in Germany N2 - The demand for organic products is continuously increasing, with Germany's organic market reaching 15.9 billion euros, making it the second largest in the world. Concurrently, the organically farmed area in Germany is also expanding. The German wine industry is similarly affected, with the share of organic viticulture more than doubling over the past decade. However, there is a notable disparity in the demand for organic wine compared to other organic foods. This dissertation aims to explain the discrepancy between the increasing area of organically cultivated vineyards and the lack of conscious purchasing of organic wine. The research project investigates the entire value chain of organic wine using qualitative and quantitative methods. It surveys producers about their attitudes and motivations behind converting vineyards to organic farming, and includes feedback from traders to define consumer preferences and future market developments. The study also examines the end consumer's perspective to understand why organic wine is not consciously perceived and purchased. The findings reveal that personal conviction drives winegrowers to switch to or maintain organic farming, but low demand is offset by challenging production conditions and higher costs. Traders are interested in organic wine only if there is demand, and their limited knowledge hinders consumer education. N2 - Die Nachfrage nach Bioprodukten steigt kontinuierlich. Mit 15,9 Milliarden Euro ist Deutschland der zweitgrößte Bio-Markt der Welt. Gleichzeitig nimmt auch die ökologisch bewirtschaftete Fläche in Deutschland zu. Dementsprechend haben sich sowohl das Angebot der Erzeuger als auch die Nachfrage der Verbraucher:innen nach ökologischen Lebensmitteln nachhaltig verändert. Auch die deutsche Weinwirtschaft ist von diesem Wandel betroffen. In Deutschland hat sich der Anteil des ökologischen Weinbaus in den letzten zehn Jahren mehr als verdoppelt. Ein signifikanter Unterschied besteht jedoch bei der Nachfrage nach Bio-Wein: Bio-Lebensmittel werden bewusst und deutlich häufiger nachgefragt als Bio-Wein. Selbst Verbraucher:innen mit einer starken Umweltorientierung kaufen nicht immer Biowein. Es besteht also eine Lücke zwischen dem erwarteten und dem tatsächlichen Verhalten. Es zeigte sich auch, dass das Preisniveau für Biowein in Deutschland noch auf niedrigem Niveau liegt. Die meisten Studien fokussierten dabei auf den Endverbraucher:innen. In dieser Dissertation soll die aufgezeigte Diskrepanz zwischen der weiterhin zunehmenden ökologisch bewirtschafteten Weinbaufläche und dem nicht vorhandenen bewussten Kauf von Öko-Wein erklärt werden. Daher ist es das erste Ziel des Forschungsprojektes, mithilfe einer Kombination von qualitativen bzw. quantitativen Methoden die komplette Wertschöpfungskette von Öko-Wein zu untersuchen, um die Probleme und Herausforderungen in der Öko-Weinbranche zu erfassen und systematisch zu analysieren. Produzent:innen wurden hinsichtlich ihrer Einstellung und Vorstellungen bezüglich des Öko-Weinmarktes in Deutschland befragt sowie über die Motivationsgründe bzw. Intention hinter dem Entschluss, konventionell bewirtschaftete Rebfläche auf ökologische Bewirtschaftung umzustellen. Zum anderen sollen auch Händler:innen von Öko-Weinen bzw. Händler:innen, die keinen Bio-Wein anbieten, den Weinmarkt beschreiben und dabei helfen, die Konsumentenpräferenzen und die zukünftige Entwicklung aus ihrer Perspektive zu definieren. Darüber hinaus soll die Problematik auch von der Seite der Endverbraucher:innen untersucht werden, um herauszufinden, warum Öko-Wein nicht bewusst wahrgenommen und gekauft wird. Dies könnte zu einer tiefgehenden Analyse des Konsumentenverhaltens und zu einer Segmentierung beitragen, um die regelmäßigen und unregelmäßigen Öko-Weintrinker:innen bzw. die Nicht-Öko-Weintrinker:innen mit soziodemographischen und verhaltensbezogenen Eigenschaften beschreiben zu können. Die Ergebnisse zeigen, dass persönliche Überzeugung der Hauptgrund für Winzer:innen in Deutschland ist, auf Bio umzustellen oder sie davon abhält. Der generell niedrigen Nachfrage nach Bio-Wein stehen erschwerte Produktionsbedingungen und höhere Kosten gegenüber. Händler:innen in Deutschland sind an Bio-Wein nur interessiert, wenn er auch nachgefragt wird. Einige wenige Händler:innen nutzen Bio zur Positionierung, aber gerade der Anteil von deutschem Bio-Wein ist aufgrund des höheren Preises gering. Das Wissen über Bio ist bei den Weinhändler:innen zum Teil ebenfalls gering. Als Gatekeeper verhindern sie darüber auch eine aktive Nachfrage, Verständnis für höhere Preise und behindern die Aufklärung der Konsument: innen. Bio spielt bei der Weinkaufentscheidung nach wie vor nur eine nebensächliche Rolle und wird durch andere Kriterien verdrängt. Zusätzlich verhindert die geringe Sichtbarkeit der Bio-Zertifizierung deren Wahrnehmung am Point-of-Sale. Im Vergleich zu anderen Bioprodukten wie Milch oder Eiern, die oft mit gesünderen oder höheren Tierschutzstandards in Verbindung gebracht werden, sind den Menschen die Vorteile von Biowein nicht bewusst. Wein wird im Allgemeinen als Naturprodukt wahrgenommen und daher nicht mit Pflanzenschutz oder hohem Aufwand bei der Herstellung in Verbindung gebracht. Aus diesem Grund suchen die Verbraucher:innen nicht nach ökologischem Wein. Die romantische Vorstellung der Weinherstellung beherrscht die Einstellung der meisten Konsument:innen. Das Wissen über die Produktion ist häufig nur oberflächlich, daher gibt es auch hier keinen Anknüpfungspunkt für die Bio-Produktion. Die Marktanreize reichen derzeit nicht aus, um genügend Winzer:innen zur Umstellung zu bewegen und das EU-Ziel für 2030 von 25 % zu erreichen. In der Landwirtschaft werden aufgrund der geringen Nachfrage dauerhafte und höhere Subventionen benötigt, um bessere Anreize für die Umstellung der Betriebe zu schaffen. Generell muss sich die deutsche Bioweinbranche mit der strategischen Ausrichtung auseinandersetzen, um auch in Zukunft auf dem internationalen Weinmarkt bestehen zu können. Darüber hinaus müssen die Akteur:innen des Bioweinmarktes die Vorteile von Biowein besser herausarbeiten und ggf. eine stärkere Abgrenzung zu konventionellem Wein und auch zu ausländischen Bioweinen durchsetzen. Der deutsche Biowein sollte sich auf die Aspekte der regionalen und ökologischen Erzeugung konzentrieren. Die Nachfrage nach umweltfreundlichen und nachhaltigen Weinen steigt langsam aber kontinuierlich. Um diese bedienen zu können und die Transformation der Weinbranche zu erleichtern, sollte Bio entlang der gesamten Wertschöpfungskette stärker in den Mittelpunkt gerückt und sichtbarer kommuniziert werden, einschließlich Informationen darüber, was Bio-Wein genau bedeutet. Bio-Wein bietet viele Lösungen auf den Wunsch nach mehr Biodiversität und weniger Pflanzenschutz und die gilt es mehr in den Fokus zu stellen. Dies umfasst alle Akteur:innen der Wertschöpfungskette, über Produzent:innen, Handel und Verbände. T2 - Herausforderungen der Öko-Weinbranche – eine Analyse der Wertschöpfungskette von Bio-Wein in Deutschland T3 - Geisenheimer Berichte - 99 KW - organic wine Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-898 SN - ISBN 978 3 934742 91 8 N1 - This thesis was accepted on April 22, 2024 as a doctoral dissertation in fulfilment of the requirements for the degree “Doktorin der Agrarwissenschaften” by Hochschule Geisenheim University and FB 09 of Justus Liebig University Giessen. VL - 2024 IS - 99 SP - II EP - 95 PB - Geisenheimer Berichte CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Fackert, Marcel Monti T1 - Analyse und Gestaltung der Logistikprozesse in der deutschen Qualitätsschaumweinindustrie unter besonderer Berücksichtigung von Digitalisierung und Automatisierung N2 - Diese Dissertation untersucht die logistischen Zusammenhänge in den Wertschöpfungsstufen der Qualitätsschaumweinindustrie in Deutschland. Der Absatz und die Herstellung von Qualitätsschaumwein ist im Betrachtungs-zeitraum von 2002 bis heute stetig gestiegen und hat sich im Volumensegment bereits auf wenige große Hersteller konsolidiert. Die Marktstruktur und -teil-nehmer werden aufgezeigt und ihre Motivation hinsichtlich Umsatz, Menge und Herstellqualität genau beschrieben. Die neu entwickelte Sekt Supply Chain visualisiert die verschiedenen logistischen Wertschöpfungsketten von der Traube bis zum fertigen Sekt über die Schritte des eigenen Anbaus bzw. dem Zukauf von Rohstoffen, den verschiedenen Herstellungsverfahren und Lagerhaltungsmöglichkeiten bis hin zur Distribution. Durch explorative Experteninterviews werden logistische Trends in der Digitalisierung, Automatisierung und Nachhaltigkeit für die Branche bewertet. Digitalisierung findet zwar in fast allen Unternehmen statt, jedoch mit unterschiedlichen Ansätzen. Für alle gemein ist die effizientere Herstellung auf Basis von Echtzeitdaten und Reduzierung der Durchlaufzeiten und Losgrößen für schnellere Reaktionszeiten mit weniger Beständen. Die Sekthersteller kommen digital näher an den Kunden und produzieren bedarfsgenauer. Bei Sektmanufakturen ist durchgängig ein gesteigertes Qualitätsniveau festzustellen, wobei traditionelle Methoden nicht im Widerspruch zur Automatisierung von Prozessschritten zur Steigerung der Flexibilität und Reduzierung von Kapazitätskosten wie Personaleinsatz stehen. In der Sekt Supply Chain gibt es in den einzelnen Logistikprozessen viel Optimierungspotential. Dies wird mit zwei Detailbeispielen, der Reduzierung von Verschwendung bei der schlanken Traubenanlieferung des Badischen Winzerkellers und bei der bedarfs- bzw. bestandsoptimierten Prognose bei Rotkäppchen-Mumm mit Hilfe des Advanced Planning mit einer dafür entwickelten mathematischen Formel aufgezeigt. Trotz aller unternehmensspezifischer Unterschiede und der Heterogenität des deutschen Sektmarktes gibt es doch Gemeinsamkeiten in den logistischen Prozessen unter dem Einfluss der Digitalisierung und Automatisierung. N2 - This dissertation analyses the logistical relationships in the value-added stages of the quality sparkling wine industry in Germany. The sales and production of quality sparkling wine has risen steadily in the period under review from 2002 to the present day and has already consolidated into a few large producers in the volume segment. The market structure and participants are shown and their motivation in terms of turnover, volume and production quality are described in detail. The newly developed sparkling wine supply chain visualizes the various logistical value chains from the grape to the finished sparkling wine, through the steps of own cultivation or the purchase of raw materials, the various production processes and storage options to distribution. Exploratory expert interviews are used to assess logistics trends in digitalization, automation and sustainability for the industry. Digitalization is taking place in almost all companies, but with different approaches. What they all have in common is more efficient production based on real-time data and a reduction in throughput times and batch sizes for faster response times with fewer stocks. Sparkling wine producers are getting closer to their customers digitally and are producing more precisely in line with demand. An increased level of quality can be seen across the board at sparkling wine producers, whereby traditional methods are not in conflict with the automation of process steps to increase flexibility and reduce capacity costs such as personnel deployment. In the sparkling wine supply chain, there is a great deal of potential for optimization in the individual logistics processes. This is demonstrated with two detailed examples, the reduction of waste in the lean grape delivery of “Badischer Winzerkeller” and the demand and inventory-optimized forecasting at “Rotkäppchen-Mumm” with the help of advanced planning using a developed mathematical formula. Despite all the company-specific differences and the heterogeneity of the German sparkling wine market, there are similarities in the logistical processes under the influence of digitalization and automation. KW - Sekt Supply Chain KW - Sekt KW - Sparkling wine Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-1131 N1 - Die vorliegende Arbeit wurde am 08. Oktober 2024 als Dissertation zur Erlangung des Grades Doktor der Wirtschaftswissenschaften (Dr. rer. pol.) von der Hochschule Geisenheim University angenommen. Die Wahl des akademischen Grades beruht auf der institutionellen Zuordnung des Zweitgutachters, der Mitglied der Ingolstadt School of Management der Katholischen Universität Eichstätt-Ingolstadt ist. VL - 2024 SP - I EP - 230 PB - Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Dahlmann, Melanie T1 - Entwicklung eines innovativen Fallendesigns für ein Attract-and-Kill Verfahren zur nachhaltigen Bekämpfung der Kirschessigfliege Drosophila suzukii im Obst- und Weinbau N2 - Seit 2008 verursacht die Kirschessigfliege Drosophila suzukii (MATSUMURA 1931) (Diptera: Drosophilidae) aufgrund ihrer polyphagen Lebensweise nicht nur in Europa hohe wirtschaft-liche Verluste vor allem im Stein- und Beerenobstanbau, aber auch im Weinbau. Die invasive Art hat sich weltweit rasant ausgebreitet, vor allem über den Export von Früchten. Eine hohe Vermehrungsrate und die Anpassung an klimatische Bedingungen machen diesen Schädling zu einem ernsthaften Problem für den Pflanzenschutz in Obst- und Weinbaugebieten. Im Gegensatz zu monophag lebenden Schaderregern, stellt die polyphage Lebensweise der Kirschessigfliege eine weitere Herausforderung für eine gezielte und nachhaltige Bekämpfung dar. Für eine frühzeitige Prognose von Schadschwellen und eine effiziente Bekämpfung von D. suzukii, z. B. durch den Einsatz von Insektiziden, ist daher die Kenntnis über biologische Verhaltensparameter sowie Überwinterungs- und Rückzugsgebiete, aus denen der Schadorga-nismus in die Obst- und Weinberge migriert, von großer Bedeutung. In Deutschland wurden bereits mehr als 50 Wirtspflanzen aus Kultur- und Wildpflanzen als Vermehrungshabitat identifiziert. Aufgrund des anhaltenden Mangels an alternativen Methoden zur Bekämpfung von D. suzukii, ist auch das Wissen um die Wirksamkeit von Insektiziden entscheidend für ein optimal angepasstes Bekämpfungsmanagement. Ziel der vorliegenden Dissertation war es, visuelle und olfaktorische Lockmittel für eine nachhaltige und umweltfreundliche Bekämpfungsstrategie gegen Drosophila suzukii zu ent-wickeln, die auf der Methode des Attract-and-Kill (engl. Anlocken-und-Abtöten) Verfahrens basiert. Der Schwerpunkt lag auf der Entwicklung eines geeigneten Fallendesigns und eines attraktiven Köders, welcher in Kombination mit einem (biologischen) insektiziden Wirkstoff als Fraßköder in Fangfallen oder zur Blattapplikation verwendet werden könnte. Die Kombi-nation aus Lockstoff und Insektizid soll dazu beitragen, den Einsatz von Pflanzenschutz-mitteln zu reduzieren und die Vermehrungsrate von D. suzukii nachhaltig zu senken. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation ist es gelungen, ein Fallendesign zu entwickeln, das insbesondere für Drosophila suzukii Weibchen attraktiv ist. Das Design, welches auf kugel-förmigen Objekten in unterschiedlichen Farben auf rotem Hintergrund basiert, zeigte eine geschlechterspezifische Attraktivität durch eine signifikant höhere Anzahl weiblicher Indi-viduen im Vergleich zu D. suzukii Männchen innerhalb der Falle. Diese positive Eigenschaft des neuen Fallendesigns wurde in Gewächshaus- und Halbfreilandversuchen festgestellt und war ebenfalls unter Freilandbedingungen reproduzierbar. Die Entwicklung eines Fraßköders (Phagostimulans) aus weitestgehend natürlichen Inhaltsstoffen zeigte unter Laborbedingun-gen vielversprechende Ergebnisse für einen möglichen Einsatz im Rahmen eines Attract-and-Kill Verfahrens, z. B. als Fraß-, bzw. Eiablageköder. Der Köder zeigte eine hohe Attraktivität im Vergleich zu einer natürlichen Wirtsfrucht (Choice-Test) sowie eine Wirkung auf die Mortalitätsrate adulter D. suzukii (Männchen 99 % und Weibchen 70 % Mortalität nach 72 h im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle). Darüber hinaus konnte ein Einfluss des Fraß-Eiablage-Köders auf die larvale Entwicklung und eine Verringerung der Verpuppungsrate nachgewiesen werden. Ergänzend zu der Entwicklung möglicher Lockstoffe für den Einsatz im Attract-and-Kill Verfahren wurden Laborversuche mit adulten D. suzukii und L1-Larven durchgeführt, um die Wirksamkeit verschiedener Prüfsubstanzen auf die Fekundität, Repro-duktionsrate sowie die Mortalität zu untersuchen. Die Versuche mit dem Wirkstoff Azadirachtin A (NeemAzal® technical, NeemAzal®-T/S) zeigten nach oraler Aufnahme einen Effekt auf die Fekundität und auf den Larvenschlupf. Auch die larvale Entwicklung von D. suzukii in einem festen Medium wurde unter dem Einfluss von Azadirachtin A reduziert bzw. verhindert. Ein Einfluss des Wirkstoffes auf die Mortalität adulter Versuchstiere konnte nicht festgestellt werden. Die Verwendung des Präparates SpinTor® (Wirkstoff Spinosad) in Laborversuchen führte sowohl bei adulten D. suzukii (nach 24 bis 48 h) sowie bei D. suzukii L1-Larven (nach 24 h) bei Kontakt mit einem behandelten Medium zu einer Mortalitätsrate von 100 %. Das Konservierungsmittel Sorbinsäure, welches als weiteres Prüfmittel getestet wurde, zeigte bei Kontakt oder nach oraler Aufnahme keine Wirkung auf die Mortalität adulter D. suzukii. Die orale Aufnahme von Sorbinsäure führte jedoch zu einer schwach signifikanten Reduktion der Eiablage und des Larvenschlupfes gegenüber der Anzahl Eier und Larven der unbehandelten Kontrolle und zu einer Mortalitätsrate von 100 % bei L1-Larven (nach 24 h), wenn sie einem mit Sorbinsäure behandelten Medium ausgesetzt waren. Die Ergebnisse aus der vorliegenden Dissertation sollen weitere Forschungsvorhaben unterstützen und dazu beitragen, die Entwicklungen von Fraßködern bzw. Köder-Insektizid-Mischungen und Köderstationen für eine effiziente Attract-and-Kill Strategie zur nachhaltigen Bekämpfung der Kirschessigfliege Drosophila suzukii zu optimieren. N2 - Since its invasion in Europe in 2008, the spotted wing drosophila Drosophila suzukii (MATSUMURA 1931) (Diptera: Drosophilidae) causes due to its polyphagous life cycle high economic losses, especially in stone and soft fruit production as well as in viticulture. The invasive species has spread rapidly worldwide, primarily through fruit exports. A high reproduction rate and adaptation to climatic conditions makes this pest a serious challenge for crop protection in orchards and vineyards. Unlike monophagous pests, the polyphagous life cycle of D. suzukii is a further challenge for targeted and sustainable control. Therefore, for an early prognosis of damage thresholds and efficient control of D. suzukii, e. g. by the use of insecticides, knowledge of behavioral parameters as well as overwintering habitats and hiding places from which the pest organism migrates into orchards and vineyards is of great importance. In Germany, more than 50 host plants have already been identified as reproduction habitats. Due to a continuing lack of alternative methods against D. suzukii, knowledge of the efficacy of insecticides is also crucial for an optimally adapted control management. The major aim of this research project was to develop visual and olfactory attractants for a sustainable and environmentally friendly control strategy against Drosophila suzukii based on the attract-and-kill method. The focus was on the development of a suitable trap design and attractive bait that could be used in combination with a (biological) insecticidal active ingredient as deeding bait in traps or for foliar application. The combination of attractant and insecticide should help to reduce the use of pesticides and sustainably reduce the reproductive rate of the spotted wing drosophila. As a major result a trap design was developed that is particularly attractive to D. suzukii females. A design based on sphere-shaped objects of different colors on a red background showed a gender-specific attractiveness due to a significantly higher number of female individuals compared to D. suzukii males within the trap. This positive feature of the new trap design was found to be present in greenhouse and semi-field trials and was also reproducible under field conditions. The development of a feeding bait (phagostimulat) from largely natural ingredients showed promising results under laboratory conditions for possible use in an attract-and-kill application, e.g. as a feeding or egg-laying bait. The bait showed high attractiveness compared to a natural host fruit (choice-test) as well as an effect on mortality rate of adult D. suzukii (e. g. 99% male and 70% female mortality after 72 h compared to untreated control). In addition, it was shown that the bait had a negative influence on larval development and reduced the pupation rate. Furthermore, laboratory trials were carried out with adult D. suzukii and L1 larvae to prove the effect of different test substances on fecundity, reproduction and mortality rates. Trials with the biologic active ingredient Azadirachtin A (NeemAzal® technical, NeemAzal®-T/S) showed an effect on both fecundity and larval hatching after oral ingestion. Larval development of D. suzukii in a solid medium was also reduced or prevented under the influence of azadirachtin, but an effect on adult mortality could not be determined. The use of the product SpinTor® (spinosad) in laboratory trials caused a mortality rate of 100% in adult D. suzukii (24 - 48 h) as well as in D. suzukii L1 larvae (after 24 h) when exposed to a treated medium. The preservative agent sorbic acid, which was tested as another assay compound, showed no effect on adult D. suzukii mortality by contact or after oral ingestion. However, ingestion of sorbic acid did significantly reduce numbers of eggs laid and larval hatching compared to the number of eggs and larvae of an untreated control and resulted in 100% mortality of D. suzukii L1 larvae (after 24 hours) when exposed to a sorbic acid treated medium. In summary, the results encourage further research and optimize the developments of feeding baits or attractant-insecticide combinations and bait stations for an efficient attract-and-kill strategy for a sustainable control of the spotted wing drosophila. KW - Drosophila suzukii KW - Kirschessigfliege KW - attract-and-kill KW - Fallendesign KW - Köder Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-1077 N1 - Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen eines gemeinsam betreuten Promotionsverfahren am 12.12.2024 von der Hochschule Geisenheim University und der Justus-Liebig-Universität Gießen als Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Agrarwissenschaften (Dr. agr.) angenommen VL - 2025 EP - LV PB - Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Le, Ngoc Duc T1 - Investigation of the potential allergenicity and coloration of peanut and hazelnut regarding different high-temperature processing methods N2 - Peanut and hazelnut are important sources of protein and are often processed using methods like roasting, baking, frying, and cooking. However, since both are major allergens, it is crucial to study how processing affects their potential to cause allergic reactions. This doctoral research is part of the ErdHase project, which aims to understand the impact of high-temperature processing on the biochemical and physical properties these nuts. The first goal of the study was to determine suitable parameters to define the processing degree of peanuts and hazelnuts, such as L* (lightness) and the browning index (BI). Their reference values, which depend on raw materials and market preferences, were derived based on commercial products and experimental roast models. The study employed various processing methods including drum roasting, infrared roasting, deep frying (for peanut), and fluid-bed roasting (for hazelnut). To study the effects of temperature and time on coloration and moisture, response surface methodology (RSM) was used. This approach was considered effective in reducing the number of experiments needed while maintaining reliable results. As temperature and time increased, the moisture content decreased, and the browning increased, which was consistent with prior research. Additionally, the study found that the ∆E2000 total color difference was more accurate than ∆E76 for assessing the total color difference between processed samples and commercial products. Combining all the collected data, it could be seen that for both Virginia and Runner peanuts and hazelnut, infrared roasting reduced the MC faster and drum roasting affected the color more drastically at the same temperature compared to other approaches. Deep frying of peanut and fluid bed roasting of hazelnut requires higher temperature profiles to achieve a comparable effect. The second part of the research focused on optimizing protein extraction from both raw and processed peanuts and hazelnuts. An extraction protocol using Tris-containing buffer with mild heating was developed and optimized using RSM, yielding good results with minimal denaturation of proteins. The study also showed the protein composition of processed peanuts and hazelnuts using SDS-PAGE and NativePAGE. Processing methods like roasting and frying reduced the protein yield, and allergen bands were detected, although patient-specific IgE binding varied. Further research involved the development of buckwheat-based foods (cream alternative and cookies) to test for the allergenicity in ELISA. Infrared and drum roasting was found to have the greatest impact on allergen recovery. Additionally, a food-grade protease was applied for improving allergen extraction. This enzyme significantly increased allergen recovery without affecting ELISA performance, offering a potential solution to the problem of low extractability of processed allergens. In summary, the presented doctoral thesis, on the one hand, provided additional investigations regarding different high-temperature processing methods on coloration and moisture content of peanut and hazelnut. It confirmed previous observation, defined a new approach of combining L* and BI to evaluate processed products. On the other hand, on the biochemical aspect of processed peanuts and hazelnuts, this work provided an optimized extraction protocol that potentially works for a wide spectrum of processed samples. In addition, incurred buckwheat-based products and enzyme-assisted extraction for ELISA showed promising results for future applications regarding their potential allergenicity. N2 - Erdnüsse und Haselnüsse sind wichtige Proteinquellen und werden häufig durch Methoden wie Rösten, Backen, Frittieren und Kochen verarbeitet. Da beide zu den Hauptallergenen gehören, ist es entscheidend, zu untersuchen, wie die verschiedenem Verarbeitungsansätze ihre potenzielle Allergenität beeinflussen. Diese Doktorarbeit ist Teil des Projekts ErdHase, das darauf abzielt, die Auswirkungen der Hochtemperaturverarbeitung auf die biochemischen und physikalischen Eigenschaften dieser Nüsse zu verstehen. Das erste Ziel war es, geeignete Parameter zu bestimmen, um den Verarbeitungsgrad von Erdnüssen und Haselnüssen zu definieren, wie z. B. L* (Helligkeit) und den Bräunungsindex (BI). Ihre Referenzwerte, die von den Rohmaterialien und den Marktpräferenzen abhängen, wurden auf Basis kommerzieller Produkte und experimenteller Röstmodelle abgeleitet. Verwendet wurden verschiedene Verarbeitungstechniken, einschließlich Trommelrösten, Infrarot-Rösten, Frittieren (für Erdnüsse) und Wirbelschicht-Rösten (für Haselnüsse). Um die Auswirkungen von Temperatur und Zeit auf die Färbung und den Feuchtegehalt zu untersuchen, wurde Response-Surface-Methodology (RSM) eingesetzt. Dieser Ansatz erwies sich als effektiv, um die Anzahl der benötigten Experimente zu reduzieren und gleichzeitig zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Mit steigender Temperatur und Zeit nahm der Feuchtigkeitsgehalt ab, und die Bräunung nahm zu, was mit früheren Studien übereinstimmte. Zudem wurde festgestellt, dass der ΔE2000 genauer war als der ΔE76, um den gesamten Farbunterschied zwischen verarbeiteten Proben und kommerziellen Produkten zu bewerten. Die Zusammenführung aller gesammelten Daten zeigte, dass sowohl bei Virginia- als auch bei Runner-Erdnüssen und Haselnüssen das Infrarot-Rösten den Feuchtegehalt schneller reduzierte, während das Trommelrösten die Farbe bei gleicher Temperatur stärker beeinflusste im Vergleich zu anderen Prozessierungen. Das Frittieren von Erdnüssen und das Wirbelschicht-Rösten von Haselnüssen erforderten höhere Temperaturprofile, um einen vergleichbaren Effekt zu erzielen. Der zweite Teil der Forschung konzentrierte sich auf die Optimierung der Proteinextraktion aus rohen und verarbeiteten Erdnüssen und Haselnüssen. Ein Extraktionsprotokoll unter Verwendung eines Tris-haltigen Puffers mit milder Erwärmung wurde entwickelt und mit RSM optimiert, was gute Ergebnisse mit minimaler Denaturierung von Proteinen lieferte. Die Studie zeigte ebenfalls die Proteinzusammensetzung von Erdnüssen und Haselnüssen mittels SDS-PAGE und NativePAGE. Methoden wie Rösten und Frittieren reduzierten den Proteinertrag, und Allergensignaturen wurden nachgewiesen, wobei die IgE-Bindung von Patient zu Patient variierte. Weitere Forschungen betrafen die Entwicklung von Buchweizen-basierten Lebensmitteln (Sahne-Alternative und Kekse) für den Allergentest mittels ELISA. Es wurde festgestellt, dass Infrarot- und Trommelröstung den größten Einfluss auf die Allergenwiederfindung hatte. Zudem wurde ein lebensmittelssichere Protease angewendet, um die Allergenextraktion zu verbessern. Dieses Enzym erhöhte die Allergenwiederfindung erheblich, ohne die Leistung von ELISA zu beeinträchtigen, und bietet eine mögliche Lösung für das Problem der niedrigen Extrahierbarkeit von verarbeiteten Allergenen. Zusammenfassend lieferte die vorliegende Doktorarbeit einerseits zusätzliche Untersuchungen zu den Auswirkungen verschiedener Hochtemperatur-Verarbeitungsmethoden auf die Färbung und den Feuchtegehalt von Erdnüssen und Haselnüssen. Sie bestätigte frühere Beobachtungen und definierte einen neuen Ansatz zur Kombination von L* und BI zur Bewertung verarbeiteter Produkte. Andererseits lieferte diese Arbeit auf biochemischer Ebene der verarbeiteten Erdnüsse und Haselnüsse ein optimiertes Extraktionsprotokoll, das potenziell für ein breites Spektrum an verarbeiteten Proben funktioniert. Darüber hinaus zeigten die entwickelten Buchweizen-basierten Produkte und die enzymunterstützte Extraktion für ELISA vielversprechende Ergebnisse für zukünftige Anwendungen in Bezug auf ihre potenzielle Allergenität. Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-1055 N1 - This thesis was accepted on November 12, 2024 as a doctoral dissertation in fulfilment of the requirements for the degree Doktor der Naturwissenschaften (Doctor rerum naturalium - Dr. rer. nat.) by Hochschule Geisenheim University and Justus-Liebig-University Giessen, Faculty 09 - Agricultural Sciences, Nutritional Sciences and Environmental Management. VL - 2025 SP - i EP - 259 PB - Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Körner, Tobias T1 - Effects of Thermopriming on Resilience to Subsequent Stress Conditions in Tomato (Solanum lycopersicum L.) N2 - Die zunehmende Häufigkeit von Hitzewellen und anderen extremen Wetterereignissen bedroht die Ernten weltweit. Herkömmliche Anbaumethoden sind nur begrenzt an diese klimatischen Veränderungen angepasst. Daher sind innovative Ansätze gefragt, um die Stressresilienz unserer Nutzpflanzen nachhaltig zu erhöhen. Ein solcher Ansatz ist das Thermopriming, bei dem Pflanzen kontrolliertem Hitzestress ausgesetzt werden. Dieser führt zur Anreicherung schützender Pflanzeninhaltsstoffe und verbessert somit die Resilienz der Pflanzen gegenüber zukünftigen Stressbedingungen. Diese Dissertation gibt Einblicke in optimierte Thermopriming-Bedingungen für Tomatenjungpflanzen und die langfristigen Auswirkungen von Thermopriming auf Pflanzenwachstum, -entwicklung und -ertrag und schließt damit eine Lücke in einem bisher wenig untersuchten Forschungsgebiet. Das erste Kapitel konzentriert sich auf die Optimierung des Thermopriming-Regimes, um die Stressresilienz bei Tomatenjungpflanzen zu erhöhen und gleichzeitig Wachstumshemmungen zu minimieren. Die Experimente zeigten, dass 90-minütiges Thermopriming den besten Kompromiss zwischen der Erhöhung der Flavonolanreicherung in den Blättern und der Verringerung von Wachstumsverlusten bietet. Diese Ergebnisse zeigen, dass Thermopriming eine praktikable Methode zur Integration in die gartenbauliche Pflanzenproduktion ist, um die langfristige Stressresilienz dieser Modellpflanze zu erhöhen und die negativen Auswirkungen des Klimawandels zu mildern. Das zweite Kapitel konzentriert sich darauf, wie Thermopriming die Stressresilienz von Tomatenpflanzen erhöht und wie die Thermopriming-Behandlung mit anschließendem Salzstress interagiert. Die Ergebnisse zeigten eine signifikante Anreicherung von schützenden Phenolen und Flavonolen in den Blättern von thermogeprimten Pflanzen, insbesondere als Reaktion auf den nachfolgenden Salzstress. Diese Ergebnisse zeigen, dass Thermopriming das Potenzial hat, die Produktivität und Qualität von Ernten unter Umweltstress zu sichern und somit von entscheidender Bedeutung für einen nachhaltigen Gartenbau werden kann. Das dritte Kapitel vergleicht die Wirksamkeit von Thermopriming zur Erhöhung der pflanzlichen Toleranz mit der des chemischen Elicitors Benzothiadiazol (BTH) bei anschließendem Salzstress. Die Studie zeigte, dass BTH zwar die Stresstoleranz bis zu einem gewissen Grad erhöhte, jedoch das Wachstum und die Fruchtentwicklung negativ beeinflusste. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Dauer der Erholungsphase und der Zeitpunkt des Folgestresses eine entscheidende Rolle für die Wirksamkeit und den Einsatz von Thermopriming spielen. Die Integration von Thermopriming in die Pflanzenproduktion steht im Einklang mit mehreren Nachhaltigkeitszielen der Vereinten Nationen, insbesondere mit Ziel 2 (Kein Hunger), das darauf abzielt, den Hunger zu beenden, die Ernährungssicherheit zu erreichen, die Ernährung zu verbessern und eine nachhaltige Landwirtschaft zu fördern. Es unterstützt auch Ziel 13 (Maßnahmen zum Klimaschutz), das dringende Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels und seiner negativen Auswirkungen fordert. Darüber hinaus unterstützt Thermopriming die Ziele des European Green Deals, bis 2050 klimaneutral zu werden, die EU-Biodiversitätsstrategie für 2030, indem es biodiversitätsfreundliche Praktiken fördert, und die EU-Strategie „Vom Hof auf den Tisch“, indem es Treibhausgasemissionen reduziert und die Nachhaltigkeit der Pflanzenproduktion und die Vitalität der Ökosysteme fördert. Auf diese Weise kann ein gerechtes, gesundes und umweltfreundliches Lebensmittelsystem unterstützt werden. Zudem kann Thermopriming durch die Verringerung der Abhängigkeit von Pflanzenschutzmitteln und die Förderung des ökologischen Landbaus die negativen Auswirkungen auf die Umwelt und den ökologischen Fußabdruck verringern. Thermopriming ist eine vielversprechende Strategie, um die Resilienz von Pflanzen gegenüber dem Klimawandel zu erhöhen. Daher sollte die Integration von Thermopriming in die Pflanzenproduktion von politischen Entscheidungsträgern und Praktikern in Betracht gezogen werden, um eine nachhaltige Landwirtschaft zu unterstützen, die Abhängigkeit von chemischen Pflanzenschutzmitteln zu reduzieren und die Ernteerträge und -qualität unter verschiedenen (extremen) Umweltbedingungen zu verbessern. N2 - The increasing frequency of heat waves and other extreme weather events is significantly threatening global crop yields. Traditional cultivation methods have limited capacity to adapt to these changes. Therefore, innovative approaches are needed to sustainably enhance plant resilience. One such method is thermopriming, which involves treating plants with controlled heat stress that leads to the accumulation of protective metabolites, enhancing the plant’s ability to withstand future stress. This dissertation gives insights into optimal conditions for thermopriming in tomato seedlings and thermopriming’s long-term effects on plant growth, development, and yield performance, thereby filling the gap in a research area that has not been extensively studied. The first chapter focuses on optimizing the thermopriming regime to enhance plant resilience in tomato transplants while minimizing growth constraints. By varying thermopriming durations (0 min as control, 45 min, 90 min, and 180 min), the experiments indicated that the 90-minute thermopriming achieved the best trade-off between enhancing flavonol accumulation in leaves and mitigating growth inhibition. These findings underscore thermopriming as a feasible method that can be integrated into the standard horticultural plant production to enhance tomato plants’ long-term stress resilience as well as to mitigate climate change impacts. The second chapter investigates how thermopriming enhances stress resilience in tomato plants and how thermopriming interacts with subsequent salinity stress. Consistent with the initial experiment’s findings, a significant accumulation of protective phenols and flavonols in the leaves of thermoprimed plants was observed. This accumulation was particularly pronounced in the plant’s response to salinity stress, thereby demonstrating the cross-tolerance induced by thermopriming. These results demonstrate that thermopriming is crucial for sustainable horticulture and offers potential in maintaining crop productivity and quality amid environmental challenges. The third chapter compares the effectiveness of thermopriming with that of the chemical elicitor benzothiadiazole (BTH), known for inducing systemic acquired resistance against (a)biotic stress, in enhancing tomato plants’ resilience to subsequent salinity stress. Unlike previous experiments, thermoprimed plants underwent a prolonged recovery period before being exposed to salinity stress to evaluate the persistence of the priming effect. The study revealed that while BTH enhanced stress tolerance to some extent, it adversely affected growth and fruit development. Although thermopriming initially enhanced plant resilience and resulted in the accumulation of protective metabolites in fruits, this primed state was not sustained after a recovery period of approximately five weeks between thermopriming and subsequent stress. These promising results indicate the potential of thermopriming. Therefore, consideration should be given to incorporating thermopriming into standard practices to promote sustainable horticulture, reduce reliance on chemical plant stress mitigators, and improve crop yield and quality under varying environmental conditions. Integrating thermopriming in plant production cycles aligns with several United Nations Sustainable Development Goals (SDGs), particularly the SDG 2 (Zero Hunger), which aims to end hunger, achieve food security and improved nutrition, and promote sustainable agriculture. It can also support the SDG 13 (Climate Action), which calls for the urgent action to mitigate climate change and its impacts. Furthermore, thermopriming supports i. the European Green Deal’s goal of achieving climate neutrality by 2050, ii. the EU Biodiversity Strategy for 2030, and iii. the EU Farm to Fork Strategy by reducing greenhouse gas emissions, improving horticultural sustainability, promoting biodiversity-friendly practices, and creating a fair, healthy, and environmentally-friendly food system. By reducing reliance on pesticides and increasing organic farming, thermopriming can reduce the negative environmental and climate footprint of plant production. In summary, thermopriming plays a key role in advancing sustainable horticultural solutions. By strengthening plants against climate-induced stresses, thermopriming supports the development of resilient farming techniques that can meet the global food demands in the face of a changing climate. Implementing and refining thermopriming practices is a critical step in achieving horticultural sustainability and resilience. T2 - Effekte von Thermopriming auf die Resilienz gegenüber nachfolgenden Stressbedingungen bei Tomaten (Solanum lycopersicum L.) KW - Heat priming KW - Hitze-Priming KW - Abiotic stress KW - Abiotischer Stress KW - Climate change Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-1027 N1 - The academic degree is conferred in accordance with the institutional assignment of the second reviewer, who is a member of the Faculty of Life Sciences: Food, Nutrition and Health of University of Bayreuth. VL - 2025 SP - 2 EP - 116 PB - Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Stollberg, Maren T1 - Vertical planting design: The suitability and microclimatic effect of perennials in a textile living wall system. N2 - Urban green infrastructure has gained significant attention in the context of adaptation to climate change because of its positive effects. One approach to enhancing urban green infrastructure is through the use of Living walls (LW), also known as vertical greenery systems. While considerable knowledge and studies on traditional green facades already exist, there is limited information available on LW. Both green facades and LW are associated with numerous well-documented benefits (e.g., biodiversity and clean air), but these benefits depend on the functionality and vitality of the plants. Our knowledge of plants suitable for LW is limited to only a few climate zones and empirical values that lack confirmed validity. To address this gap, we conducted a three-year experiment using a novel, modular LW system on experimental walls exposed with different exposures. The aim of the research was to develop a textile-based, substrate-free Living Wall, which displays a perennial, attractive and diverse plant image and contributes to cooling. In this experiment, we documented the development of the plants, assessed their suitability, and measured the effect of the plants on the ambient temperature. The experiment took place over three years (2017–2019) in Geisenheim, Germany, which has a temperate oceanic climate and falls under the winter hardiness Zone 8a. For the LW system, we utilized a textile-based mat without soil (1 m²) and selected plants from wet/fresh habitats to enhance evaporative cooling. We maintained frequent irrigation with a nutrient solution, resulting in the mat being consistently overwatered. Based on common designs used in landscape architecture and on the conditions of wet habitats, we created three variants: one which was seeded: “Meadow” and two plant modules: “Cascade” and “Ground Cover”. Together these modules consisted of 34 perennials and geophytes. Additionally, we sowed seed mixtures of over 30 species on the textile mat (Meadow/Seeding). We also included a Control group without plants, in which moss and weeds developed and were partially removed. After a pre-growing period on horizontal greenhouse tables, we placed the green mats vertically on experimental walls facing north, south, east, and west. Four replicates of each variant were randomly installed. We assessed plant development using various methods, including visual evaluation of aesthetics and growth form, height measurements, photographs, analysis of species coverage and visibility, canopy analysis, winter survival rate, biomass measurement, root position, and leaf area. Additionally, we employed temperature sensors and an infrared (IR) camera to measure the temperature effects of the plants on and of the ambient temperature under different setups. Through the experiment, we gained valuable insights into the techniques, cultivation, and maintenance of LW. Overall, we observed differences in plant development depending on the exposure, season, plant variant, and spontaneous vegetation. The tested plants exhibited a special vertical growth form and height. We noticed delayed growth on the north exposure, with complete coverage achieved in the third year. The south exposure showed particularly high growth, while the east and west exhibited similar but slightly lower growth compared to the south. The perennials retained their visual appearance throughout the year, with almost all variants looking attractive from May to September. Until the onset of winter, all variants had an appealing appearance. Unexpectedly, we observed the establishment of moss. Most plants survived the mild winters (2018/2019), although a cold winter (2017/1018) with a late frost resulted in damage and mortality for many plants. We conducted a detailed analysis of the different plant variants, as follows: The Ground cover variant exhibited an attractive appearance and foliage decoration throughout the year. At the east, west, and north exposures, the plants showed an attractive appearance shortly after winter, while on the south wall, it took until May for the species to start regrowing. In particular, Waldsteinia ternata displayed a nice leaf texture and, together with Pachysandra terminalis, was the most visually appealing. Ajuga tenorii ‘Mauro’, Alchemilla caucasica, Glechoma hederacea, and Geum coccineum 'Carlskaer' demonstrated beautiful ornamental effects and flowered during the summer. The Cascade variant showcased its attractiveness during the summer season, as most of the plants became less prominent during the winter. We observed that Tellima grandiflora 'Rubra' and Heuchera Hybrid 'Purple Petticoats' were the most visually appealing in this variant. Hosta sieboldii 'Harry van Trier' exhibited a pleasing ornamental effect and flowered during the summer. The ferns exhibited delayed growth but gradually developed a nice leaf texture. Self-settled moss complemented the planting, covering the entire mat. In the Meadow / Seeding variant, we observed increasing growth in height and vegetation coverage that extended from April to October. Initially, we sowed 32 different plant species, but only 10 were able to establish and become visible. These included Galium (album and palustre), Lycopus europaeus s. str., Stachys palustris, Anthoxanthum odoratum s. str., Festuca spp., and Poa spp. It is important to follow maintenance steps for the Meadow-LW. We noticed that the vegetation recovered within a few weeks after cutting. We recommend one complete cut during the summer and the removal of dead plant material after the frost period ends in spring. To examine the temperature effects of the plants on the ambient temperature and the climatic conditions to which they were exposed, we measured the temperature in different setups. The vegetation temperature depends on factors such as air temperature, measurement position, planting variant, and plant species. We observed a cooling effect only at a short distance from the LW, indicating a microclimatic impact. In conclusion, it is possible to effectively green a textile-based, soilless LW system. However, an automated irrigation system and regular monitoring and maintenance are essential. We identified suitable perennial species for each exposure and compiled a list of plants suitable for LW, along with their specific requirements. Seeded meadow-LW can easily be established. Furthermore, we recommend continuing our methodological approaches to obtain temperature measurements in LW in future studies. N2 - Die städtische grüne Infrastruktur gewinnt im Kontext der Klimawandelanpassungsstrategien und ihrer positiven Wirkung auf das Wohlbefinden der Menschen immer mehr an Bedeutung. Eine Möglichkeit zur Erhöhung der städtischen grünen Infrastruktur sind "Living Walls" (LW), also vertikale und wandgebundene Begrünungssysteme. LW sind neuartig und es fehlt zurzeit an praktischen Erfahrungen mit diesen Systemen sowie wissenschaftliche Untersuchungen dazu. Zur traditionelle Fassadenbegrünung mit Kletterpflanzen (= Bodengebundene Fassadenbegrünung) ist sowohl in der Praxis als auch in der Wissenschaft einiges bekannt. Bodengebundene Fassaden und auch LW sind mit zahlreichen positiven Effekten verbunden (z.B. Artenvielfalt, saubere Luft usw.), aber diese Vorteile hängen von der Vitalität der Pflanzen und damit der optimalen technischen Funktion der LW ab. Bisheriges Wissen zu Pflanzen in LW beschränkt sich auf wenige Studien aus anderen Klimazonen oder auf wenig Erfahrung aus der Praxis. Daran knüpfte das dreijährige Forschungsprojekt „Begrünte Fassadenkachlen“ mit einem neuartigen, modularen LW System, welches an Versuchswänden und exponiert in alle Himmelsrichtungen getestet wurde. Unser Ziel war es, die Pflanzenvielfalt für zukünftige LW-Projekte zu erhöhen, technisches Wissen zu dokumentieren und mögliche Temperatureffekte zu beschreiben. Dazu wurde von 2017 bis 2019 ein groß angelegter Versuch gestartet. Dieser fand auf dem Versuchsgelände der Hochschule Geisenheim in Geisenheim, Deutschland statt. Geisenheim zeichnet sich durch gemäßigtes ozeanisches Klima aus und wird in die Winterhärtezone 8a eingeteilt. Das LW System war eine 1 m² große, textilbasierte Matte gefertigt aus Kunststoff und enthielt keinen Boden/Substrat. Die ausgewählten Pflanzen haben ein frisch/feuchtes Habitat, um eine hohe Verdunstung zu erreichen und waren an die technischen Anforderungen des LW Systems angepasst. Ein automatisches und häufiges Bewässerungsintervall mit einer Nährstofflösung, sorgte für ständige Überbewässerung. Basierend auf gängigen Designs der Landschaftsarchitektur wurden zwei gepflanzte Varianten erstellt: Kaskade und Bodendecker. Die Varianten bestanden insgesamt aus 34 Staudenarten und verschiedenen Geophyten. Die dritte Variante war eine Aussaatmischung von über 30 Arten, die direkt auf der LW Matte ausgesät wurde (Wiese/Aussaat). Weiterhin wurde eine Kontrollvariante ohne Pflanzen einbezogen, in der sich Moos und Anflugvegetation entwickelten. Die Varianten wurden zufällig mit je vier Wiederholungen an den vier Versuchswänden installiert. Nach einer zweimonatigen Vorkultur horizontal auf Tischen im Gewächshaus wurden die begrünten LW-Matten vertikal an den Versuchswänden platziert. Diese waren nach Norden, Süden, Osten und Westen ausgerichtet. Das Ziel des Versuches war die Entwicklung der Pflanzen zu dokumentieren und so ihre Eignung für LW zu bewerten, sowie die Wirkung auf die Fassadenoder Umgebungs-Temperatur zu beschreiben. Dazu wurde die Pflanzenentwicklung mit verschiedenen Methoden untersucht, z.B. visuelle Bewertung von Ästhetik und Wuchsform (Bonitur), Höhenmessungen, Fotografien, Bestimmung des Bedeckungsgrades der Arten, Überlebensrate nach dem Winter, Bestimmung der Biomasse, Wurzelposition und Blattfläche. Darüber hinaus wurde mit Temperatursensoren und einer Infrarotkamera die Temperaturauswirkungen der Pflanzen unter verschiedenen Bedingungen gemessen. Während des Experiments wurden wichtige Erkenntnisse zur Technik, dem Aufbau und der Pflege von LW erworben. Insgesamt wurden Unterschiede in der Pflanzenentwicklung abhängig von der Exposition, der Jahreszeit, der Pflanzenvariante und der spontanen Vegetation beobachtet. Die getesteten Pflanzen zeigten eine andere Wuchsform und Höhe in den LW im Vergleich zur bekannten Entwicklung in z.B. Beeten. Auf der Nordseite sind die Pflanzen langsam gewachsen, sodass eine vollständige Begrünung erst im dritten Jahr erreicht wurde. Die Pflanzen im Süden zeigten besonders starkes Wachstum, im Osten und Westen war es geringer. Die mehrjährigen Pflanzen waren das ganze Jahr über sichtbar und sahen von Mai bis September besonders attraktiv aus. Bis zum Winter hatten alle Varianten ein ansprechendes Erscheinungsbild. Zusätzlich siedelten sich Moose und Wildkräuter an, die teilweise entfernt wurden oder einen schönen Begrünungseffekt hatten. Die meisten Pflanzen überlebten den milden Winter (2018/2019), der kalte Winter (2017/2018) mit Spätfrost führte zu Schäden und dem Ausfall von einem Großteil der Pflanzen. Wir analysierten die verschiedenen Pflanzvarianten detailliert wie folgt: Die Bodendecker-Variante zeigte das ganze Jahr über ein attraktives Erscheinungsbild und ansprechendem Blattschmuck. An den Ost-, West- und Nordexpositionen hatten die Pflanzen kurz nach dem Winter ein attraktives Erscheinungsbild, während es an der Südwand bis Mai dauerte, bis die Arten wieder austrieben. Insbesondere Waldsteinia ternata zeigte eine schöne Blattstruktur und wurde wie Pachysandra terminalis als sehr attraktiv bewertet. Ajuga tenorii 'Mauro', Alchemilla caucasica, Glechoma hederacea und Geum coccineum 'Carlskaer' hatten eine hohe Schmuckwirkung und blühten im Sommer. Die Kaskaden-Variante war während der Sommermonate attraktiv und erschien im Winter weniger schön, da die meisten Pflanzen im Winter eingezogen waren. Wir stellten fest, dass Tellima grandiflora 'Rubra' und Heuchera Hybrid 'Purple Petticoats' in dieser Variante am ansprechendsten waren. Hosta sieboldii 'Harry van Trier' zeigte eine hohe Schmuckwirkung und blühte im Sommer. Die Farne wuchsen verzögerte, aber wiesen allmählich eine schöne Blattstruktur auf. Selbst angesiedeltes Moos ergänzte die Bepflanzung und bedeckte die gesamte Matte der LW. Bei der Wiesen-Variante/Aussaat-Variante beobachteten wir eine zunehmende Wuchshöhe und Vegetationsabdeckung, die sich von April bis Oktober zeigte. Anfangs wurden 32 verschiedene Pflanzenarten ausgesät, aber nur 10 konnten sich innerhalb der drei Versuchsjahre etablieren. Dazu gehörten Galium (album und palustre), Lycopus europaeus s. str., Stachys palustris, Anthoxanthum odoratum s. str., Festuca spp. und Poa spp. Die regelmäßige Pflege der Wiesen Variante war wichtig. Die Vegetation dieser Variante erholte sich innerhalb weniger Wochen nach dem Schnitt. Für LW Projekte mit einer Wiese empfehlen wir einen vollständigen Schnitt im Sommer und die Entfernung abgestorbener Pflanzenmaterialien nach der Frostperiode. Um die Temperaturwirkung der Pflanzen und die klimatischen Bedingungen, denen sie ausgesetzt waren, zu untersuchen, haben wir die Temperatur in verschiedenen Messaufbauten ermittelt. Die Pflanzentemperatur hängt von den Faktoren Lufttemperatur, Messposition, Pflanzenvariante und Pflanzenart ab. Wir konnten die abkühlende Wirkung der Pflanzen in geringer Entfernung von der LW beobachten, was auf einen mikroklimatischen Einfluss hinweist. Es ist möglich mit einem textilbasierten, bodenlosen LW System effektiv zu begrünen. Eine automatisierte Bewässerungsanlage und regelmäßige Überwachung und Wartung sind unerlässlich. In dem Versuch wurden geeignete mehrjährige Arten für jede Exposition identifiziert. Damit wurde eine Pflanzenliste zusammengestellt, die über die spezifischen Anforderungen der Pflanzen und ihrer jeweiligen Eignung Auskunft gibt. Die methodischen Ansätze für Temperaturmessungen in LW sollte in zukünftigen Studien weiterentwickelt werden. T2 - Vertikale Pflanzenverwendung: Die gestalterische Eignung und mikroklimatische Wirkung von Stauden in einem wandgebundenen, textilen Fassadenbegrünungssystem KW - Living Wall KW - Fassadenbegrünung KW - Pflanzenverwendung KW - Planting design Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-924 N1 - This thesis was accepted on 21st May 2024 as a doctoral dissertation in fulfilment of the requirements for the degree “Doktorin der Agrarwissenschaften” by Hochschule Geisenheim University and Faculty 09 of Justus Liebig University Giessen VL - 2024 SP - I EP - 211 PB - Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Payan, Claire T1 - Acidification of musts and wines by fumaric acid: Impact of its addition on the chemical and sensory characteristics of varietal wines in the frame of climate change N2 - Climate change is affecting the composition of grape berries and has led to imbalances in the wine matrix, with an increase in alcohol content and a significant decrease in the acidity of wines. In this context, finding solutions to acidify musts and wines is crucial to maintain their stability, preservation, and sensory quality. The main goal of this study was to test the addition of an alternative acid: fumaric acid for must and wine acidification, and to assess its impact on the chemical and sensory characteristics of wines from different grape varieties and origins. A secondary objective was to study the use of fumaric acid to enhance wine preservation, either as a reduction or as an alternative to the addition of sulfur dioxide (SO2) in traditional winemaking and wine preservation. A preliminary study on the chemical properties to define the solubility and acidifying power of fumaric acid, in comparison to tartaric, malic, and lactic acids, was carried out in various hydro-alcoholic matrices, musts, and wines (both white and red). Additionally, a study on its sensory properties was conducted. A simple, quick, reliable, and validated routine analysis method using high-performance liquid chromatography with UV detection (HPLC-UV) was also developed to quantify fumaric acid in various types of wines. This method has a detection limit of 0.2 mg/L and a quantification limit of 0.3 mg/L, with both inter and intra-day repeatability showing an RSD ≤ 2%. This research work also allowed the evaluation of the impact of adding fumaric acid to Cabernet Sauvignon red wine, compared to the addition of tartaric acid, at different stages of winemaking: during vatting and just after racking. The results of this first study helped understand the role of fumaric acid in winemaking steps, particularly its metabolism when added before alcoholic fermentation. A second study concerns the addition of fumaric acid at different doses (1 g/L and 2 g/L), compared to tartaric acid (1.25 g/L and 2.5 g/L), before bottling Cabernet Sauvignon red wine, revealing its effectiveness in pH control and its potential to reduce the use of SO2. The results of this second experiment revealed a significant impact of adding fumaric acid on phenolic compounds, particularly catechin and epicatechin, which are maintained at higher concentrations over time compared to the control and the modalities with tartaric acid. Finally, the use of fumaric acid in white winemaking, specifically on Müller-Thurgau (a German grape variety, Riesling x Sylvaner), was studied. The addition of fumaric acid effectively inhibited malolactic fermentation as effectively as the addition of SO2. The results indicate that adding fumaric acid during preservation and bottling appears as promising alternatives for wine acidification and more sustainable oenological practices that reduce the use of SO2. The concrete results obtained justify the inclusion of must and wine acidification with fumaric acid by the OIV in the International Code of Oenological Practices of the OIV. Further studies should refine the use and functionalities of fumaric acid on musts (in particular) and wines. N2 - Der Klimawandel beeinflusst die Zusammensetzung der Traubenbeeren und hat zu Ungleichgewichten in der Weinmatrix geführt, mit einer Zunahme des Alkoholgehalts und einer signifikanten Abnahme der Säuregehalte der Weine. In diesem Kontext ist die Suche nach Lösungen zur Säuerung von Most und Wein entscheidend, um deren Stabilität, Konservierung und sensorische Qualität aufrechtzuerhalten. Das Hauptziel dieser Studie bestand darin, die Zugabe einer alternativen Säure, der Fumarsäure, zur Säuerung von Most und Wein zu testen und deren Auswirkungen auf die chemischen und sensorischen Eigenschaften von Weinen aus verschiedenen Rebsorten und Herkünften zu bewerten. Ein sekundäres Ziel war die Untersuchung der Verwendung von Fumarsäure zur Verbesserung der Weinlagerung, entweder als Reduzierung oder als Alternative zur Zugabe von Schwefeldioxid (SO2) bei der traditionellen Weinherstellung und -lagerung. Eine vorläufige Studie zu den chemischen Eigenschaften zur Bestimmung der Löslichkeit und Säuerungskraft der Fumarsäure im Vergleich zu Weinsäure, Äpfelsäure und Milchsäure wurde in verschiedenen hydroalkoholischen Matrizes, Mosten und Weinen (sowohl weiß als auch rot) durchgeführt. Zusätzlich wurde eine Studie zu seinen sensorischen Eigenschaften durchgeführt. Eine einfache, schnelle, zuverlässige und validierte Routineanalysemethode mit Hochleistungsflüssigkeitschromatographie und UV-Detektion (HPLC-UV) wurde ebenfalls entwickelt, um Fumarsäure in verschiedenen Weinsorten zu quantifizieren. Diese Methode hat eine Nachweisgrenze von 0,2 mg/L und eine Quantifizierungsgrenze von 0,3 mg/L, wobei die Wiederholbarkeit sowohl innerhalb eines Tages als auch zwischen verschiedenen Tagen einen RSD von ≤ 2% zeigt. Diese Forschungsarbeit ermöglichte auch die Bewertung der Auswirkungen der Zugabe von Fumarsäure zu Rotwein aus Cabernet Sauvignon im Vergleich zur Zugabe von Weinsäure in verschiedenen Stadien der Weinherstellung: bei der Einmaischung und direkt nach dem Abziehen. Die Ergebnisse dieser ersten Studie halfen, die Rolle der Fumarsäure in den Weinherstellungsprozessen zu verstehen, insbesondere deren Metabolisierung, wenn sie vor der alkoholischen Gärung zugesetzt wird. Eine zweite Studie betrifft die Zugabe von Fumarsäure in verschiedenen Dosen (1 g/L und 2 g/L), im Vergleich zu Weinsäure (1,25 g/L und 2,5 g/L), vor der Abfüllung von Rotwein aus Cabernet Sauvignon, und zeigt deren Wirksamkeit bei der pHKontrolle und das Potenzial zur Reduzierung der Verwendung von SO2. Die Ergebnisse dieser zweiten Experimente zeigten einen signifikanten Einfluss der Zugabe von Fumarsäure auf phenolische Verbindungen, insbesondere Catechin und Epicatechin, die im Laufe der Zeit in höheren Konzentrationen erhalten bleiben im Vergleich zur Kontrolle und den Bedingungen mit Weinsäure. Schließlich wurde die Verwendung von Fumarsäure in der Weißweinherstellung, insbesondere beim Müller-Thurgau (einer deutschen Rebsorte, Riesling x Sylvaner), untersucht. Die Zugabe von Fumarsäure konnte die malolaktische Gärung ebenso effektiv hemmen wie die Zugabe von SO2. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zugabe von Fumarsäure während der Lagerung und Abfüllung als vielversprechende Alternativen für die Säuerung von Weinen und als nachhaltigere önologische Praktiken erscheinen, die den Einsatz von SO2 reduzieren. Die konkreten Ergebnisse rechtfertigen die Aufnahme der Säuerung von Most und Wein mit Fumarsäure durch die OIV in den Internationalen Kodex für önologische Praktiken der OIV. Weitere Studien sollten die Verwendung und Funktionalitäten der Fumarsäure auf Mosten (insbesondere) und Weinen verfeinern. N2 - Le changement climatique affecte la composition des baies de raisin, et a entraîné des dérèglements de la matrice du vin, avec une augmentation du titre alcoométrique et une diminution sensible de l’acidité des vins. Dans ce contexte la recherche de solutions pour acidifier les moûts et les vins est primordiale afin de maintenir la stabilité, la conservation et la qualité sensorielle des vins. L’objectif principal de cette étude était de tester l'ajout d’un acide alternatif : l'acide fumarique pour l'acidification du moût et du vin, et d’apprécier son impact sur les caractéristiques chimiques et sensorielles des vins de différents cépages et origines. Un second objectif était d’étudier l’utilisation d’acide fumarique pour renforcer la conservation du vin, en permettant de réduire ou comme alternative à l’ajout de dioxyde de soufre (SO2) dans la vinification traditionnelle et conservation du vin. Une étude préliminaire sur les propriétés chimiques pour définir la solubilité et le pouvoir acidifiant de l’acide fumarique avec comparaison à l’acide tartrique, malique et lactique a été réalisée dans différentes matrices hydro-alcooliques, moûts et vins (blancs et rouges), ainsi qu’une étude sur ses propriétés sensorielles. Une méthode d'analyse de routine simple, rapide, fiable et validée utilisant la chromatographie liquide haute performance avec détection UV (HPLC-UV) a également été développée pour quantifier l’acide fumarique dans différents types de vins. Cette méthode présente une limite de détection de 0.2 mg/L ainsi qu’une limite de quantification de 0.3 mg/L, avec une répétabilité inter et intra journalière présentant un RSD ≤ 2%. Ce travail de recherche a également permis d’évaluer l'impact de l'ajout de l’acide fumarique sur vin rouge de cabernet sauvignon, en comparaison à l’ajout d’acide tartrique, à différentes étapes de la vinification : à la mise en cuve et juste après l’écoulage. Les résultats de cette première étude ont permis de comprendre l’implication de l’acide fumarique dans les étapes de vinification, notamment sa métabolisation lorsqu’il est ajouté avant la fermentation alcoolique. Une deuxième étude concerne l’ajout d’acide fumarique pour différentes doses (1 g/L et 2 g/L), en comparaison avec l’acide tartrique (1.25 g/L et 2.5 g/L), avant la mise en bouteille de vin rouge de cabernetsauvignon, révélant son efficacité dans le contrôle du pH et son potentiel pour réduire l'utilisation de SO2. Les résultats de cette deuxième expérimentation ont révélé un impact significatif de l’ajout d’acide fumarique sur les composés phénoliques, notamment la catéchine et l’épicatéchine qui sont maintenue à des concentrations supérieures dans le temps en comparaison au contrôle et aux modalités avec l’acide tartrique. Dans une dernière partie, l’utilisation de l’acide fumarique dans la vinification en blanc, sur du Müller-Thurgau (cépage allemand, Riesling x Sylvaner) a été étudiée. L’ajout d’acide fumarique a permis d’inhiber la fermentation malolactique avec la même efficacité que l’ajout de SO2. Les résultats indiquent que l’ajout d’AF lors de la conservation et à la mise en bouteille du vin apparaissent comme des alternatives prometteuses pour l’acidification des vins et comme des pratiques œnologiques plus durables permettant de réduire l’utilisation de SO2. Les résultats concrets obtenus justifient l'inclusion de la fonctionnalité acidification des moûts et des vins avec l’AF par l'OIV dans le Code des pratiques œnologiques internationales de l'OIV. Des études complémentaires doivent permettre d’affiner l’utilisation et les fonctionnalités de l’acide fumarique sur moûts (en particulier) et vins. Mots Clés: Acide fumarique, changement climatique, acidification, dioxide de soufre, vinification, composés phénoliques KW - Fumarsäure KW - Klimawandel KW - Weinherstellung Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-876 N1 - Diese Dissertation wurde in einem ordnungsgemäßen Promotionsverfahren entsprechend den Bestimmungen des Kooperationsvertrages “CONTRAT DE COTUTELLE DE THÈSE INDIVIDUELLE“ zwischen der Université Bordeaux und der Hochschule Geisenheim University erstellt. VL - 2024 SP - I EP - 243 PB - Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Ponchon, Mathilde T1 - The entomopathogenic fungus Metarhizium robertsii and its endophytic potential in grapevine to regulate radicicole grape phylloxera populations N2 - Grape phylloxera Daktulosphaira vitifoliae destroyed 30% of the European vineyard by the end of the 19th century, attacking the woody roots of the grapevine Vitis vinifera (L.). To date, grafting grapevine on American resistant rootstocks is the leading solution to control the pest. However, grape phylloxera is present in most wine-growing soils and remains a threat in regions planted with non-grafted vines. Thus, alternative control solutions are investigated. The entomopathogenic fungus Metarhizium robertsii is known for its capacity to parasitize insects. Besides, the fungus can colonize plant rhizosphere and establish as an endophyte (i.e., within plant tissues) in many plant species. The thesis aimed to investigate if M. robertsii could persistently associate with the rhizosphere and as an endophyte in non-grafted grapevine V. vinifera without harming its growth while preventing the development of the grape phylloxera radicicole forms. Four M. robertsii strains native to four different vineyards were used and came from: i) the center-West Argentina (MsoilAR4.3), ii) the south of Australia (M224B), iii) the south-west of France (EF3.5(2)) and iv) the west of Germany (EF047). Greenhouse experiments were conducted to assess the association between M. robertsii and potted non-grafted grapevines. First, the comparison of the kinetic of grapevine rhizosphere and endosphere colonization was made, comparing the strain EF3.5(2) with a laboratory strain non-native to the vineyard (ARSEF-2575-GFP) to evaluate if a vineyard-native strain had a more durable colonization. Droplet Digital PCR (ddPCR), a culture-based method, and confocal imaging of root segments were used to characterize the associations. The strain EF3.5(2) had a higher establishment in the rhizosphere and root-endosphere of non-grafted grapevine than the strain ARSEF-2575-GFP. Both strains were established for up to 96-98 days post-inoculation (dpi) in both compartments. Then, the potential of association with the non-grafted grapevine of all four-vineyard native M. robertsii strains was compared. The rates of rhizospheric colonization at 68-70 dpi ranged from 60% for the Argentinian MsoilAR4.3 strain, 65% for the Australian M224B strain, 76% for the French EF3.5(2) strain, to 100% for the German EF047 strain. The rates of root endosphere colonization were 14%, 10%, 5%, and 33% at 68-70 dpi, respectively. No significant differences of rhizosphere and root-endosphere colonization between tested strains were recorded. Also, the fungal association unaffected the grapevine's growth and leaf pigment content during the experimental period. Finally, the effect of direct parasitism of the strain EF3.5(2) on the survival and development of radicicole grape phylloxera clone 'Pcr7' was evaluated in the woody root section bioassay. Depending on the method used to infect the insect, a significant reduction of 90 %, 70 %, and 86% in survival probability was found, and 92%, 89%, and 93 % in reduction of adults' development compared with control treatments. Also, the symptoms induced by grape phylloxera on non-grafted grapevines co-inoculated with M. robertsii were reduced by 91% (mean of 4.8 ± 8.4 nodosities) compared with the phylloxera infested-plants (mean of 52.7 ± 50.7 nodosities). The qPCR analysis performed on grapevine inoculated with strain EF3.5(2) showed after 24h, the up- regulation of the VvWRKY-75, VvPR3.2, VvPR4, and VvG1, which are phylloxera-responsive defense genes involved in the resistance against phylloxera. In conclusion, M. robertsii’s persistent association with non-grafted grapevine represents an alternative protection strategy against radicicole grape phylloxera, especially for wine-growing regions planted with non-grafted vines. Further field experiments should be carried out to determine the environmental factors affecting the effectiveness and persistence of M. robertsii associated with grapevine. N2 - Die Reblaus Daktulosphaira vitifoliae zerstörte bis zum Ende des 19. Jahrhunderts 30 % der europäischen Weinberge, indem sie die älteren, holzigen Wurzeln von wurzelechten, nicht gepfropften Weinreben (Vitis vinifera (L.)) angriff. Bis heute ist das Aufpfropfen von Weinreben auf amerikanische, Reblaus-resistente Unterlagsreben die verbreitetste Lösung zur Bekämpfung dieses Schädlings. Die Reblaus ist jedoch in Böden fast aller Weinbaugebiete vorhanden und stellt in Regionen, in denen nicht gepfropfte Reben angebaut werden, weiterhin eine Gefahr dar. Daher werden alternative Bekämpfungsmöglichkeiten untersucht. Der entomopathogene Pilz Metarhizium robertsii ist für seine Fähigkeit bekannt, Insekten zu parasitieren. Neben seiner entomopathogenen Eigenschaft kann der Pilz die Rhizosphäre von Pflanzen besiedeln und sich als Endophyt (d. h. im Pflanzengewebe) in einer Vielzahl von Pflanzenarten etablieren. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation sollte untersucht werden, ob sich M. robertsii dauerhaft in der Rhizosphäre und als Endophyt auf nicht gepfropften, wurzelechten Weinreben ansiedeln kann, und die Entwicklung der radicicolen Form der Reblaus verhindert wird, ohne das Wachstum der Weinrebe zu beeinträchtigen. Es wurde eine Auswahl von vier M. robertsii-Stämmen verwendet, die in vier verschiedenen Weinbaugebieten beheimatet sind: i) im mittleren Westen Argentiniens (Stamm MsoilAR4.3), ii) im Süden Australiens (Stamm M224B), iii) im Südwesten Frankreichs (Stamm EF3.5(2)) oder iv) im westen Deutschlands (Stamm EF047). Mit Hilfe künstlicher Inokulationsmethoden wurde in Gewächshaus-Experimenten die Assoziation zwischen M. robertsii und nicht veredelten Topfreben (Cv Cabernet Sauvignon) untersucht. Zunächst wurde die Besiedlung der Reben-Rhizosphäre und -Endosphäre durch den Stamms EF3.5(2) mit der durch einen nicht im Weinberg heimischen Laborstamm (ARSEF-2575-GFP), verglichen, um festzustellen, ob ein im Weinberg heimischer Stamm zu einer dauerhafteren Besiedlung der Rebe führt. Mit Hilfe von Droplet Digital PCR (ddPCR), einer kulturbasierten Methode und konfokaler Bildgebung von Wurzelsegmenten zur Bewertung der Assoziationen wurde festgestellt, dass der im Weinberg heimische Stamm eine bessere Etablierung in der Rhizosphäre und Wurzel-Endosphäre aufwies als der Stamm ARSEF-2575-GFP. Beide Stämme waren für bis zu 96-98 Tage nach der Inokulation (days post-inoculation, dpi) noch in beiden Kompartimenten etabliert. Anschließend wurden die aus vier unterschiedlichen Weinbauregionen stammenden M. robertsii-Stämme hinsichtlich ihres Assoziationspotenzials mit nicht veredelten Weinreben verglichen. Es zeigte sich, dass der Anteil an Pflanzen mit erfolgreich besiedelter Rhizosphäre nach 68- 70 dpi zwischen 60 % für den argentinischen Stamm MsoilAR4.3, 65 % für den australischen Stamm M224B, 76,2 % für den französischen Stamm EF3.5(2) und 100 % für den deutschen Stamm EF047 lag. Die Besiedlungsrate der Wurzel-Endosphäre betrug 14,3 %, 9,5 %, 4,8 % bzw. 33,3 % nach 68-70 dpi. Zwischen den getesteten Stämmen wurden keine signifikanten Unterschiede bei der Besiedlung der Rhizosphäre und der Wurzel-Endosphäre festgestellt. Die Pilzassoziation hatte auch keinen Einfluss auf das Wachstum der Rebe und den Pigmentgehalt der Blätter während des Versuchszeitraums. Schließlich wurde der Einfluss von direktem Parasitismus des Stammes EF3.5(2) auf das Überleben und die Entwicklung des radikalen Reblausklons 'Pcr7' in einem Bioassay mit holzigen Wurzelabschnitten untersucht. Abhängig von der Methode, mit der das Insekt infiziert worden war, wurde eine signifikante Verringerung der Überlebenswahrscheinlichkeit um 90 %, 70% und 86,1 % sowie eine Verringerung der Entwicklung von adulten Tieren um 92 %, 89 % und 93 % im Vergleich zur Kontrollbehandlung festgestellt. Außerdem wurden die durch die Reblaus induzierten Symptome bei nicht gepfropften Reben, die mit M. robertsii infiziert waren, um 91 % reduziert (Mittelwert von 4,8 ± 8,4 Nodositäten) im Vergleich zu den nur mit der Reblaus infizierten Reben (Mittelwert von 52,7 ± 50,7 Nodositäten). Die qPCR-Analyse, die an der mit dem Stamm EF3.5(2) inokulierten Rebe durchgeführt wurde, zeigte nach 24 Stunden eine Hochregulierung von VvWRKY-75, VvPR3.2, VvPR4 und VvG1, bei denen es sich um Abwehrgene der Weinrebe handelt, die auf die Reblaus reagieren und vermutlich am Kontrollmechanismus beteiligt sind. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Assoziation von M. robertsii mit nicht veredelten V. vinifera-Reben eine nachhaltige Pflanzenschutzstrategie gegen die Reblaus darstellt, insbesondere in Weinbauregionen, in denen Reben nicht veredelt angebaut werden, wie z. B. in Australien und Argentinien. In Zukunft sollten Feldversuche durchgeführt werden, um die Umweltfaktoren zu ermitteln, die die Wirksamkeit und Persistenz der M. robertsii-Stämme beeinflussen. KW - Biological Control, non-grafted Vitis Vinifera, Metarhizium robertsii, grape phylloxera, endophytism Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-865 N1 - Diese Dissertation wurde in einem ordnungsgemäßen Promotionsverfahren entsprechend den Bestimmungen des Kooperationsvertrages “CONTRAT DE COTUTELLE DE THÈSE INDIVIDUELLE“ zwischen der Université Bordeaux und der Hochschule Geisenheim University erstellt. VL - 2024 SP - 3 EP - 212 PB - Hochschule Geisenheim University CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Moulis, Pierre T1 - Exploration of the phenomena associated with the production of pyrrole and pyridine derivatives responsible for mousy off-flavours in wine N2 - In den letzten Jahren ist die Nachfrage der Verbraucher nach Bio-Lebensmitteln weiter gestiegen. Die Akteure des Weinsektors achten auf diese Erwartungen. In der Weinproduktion ist ein Rückgang in der Anwendung bestimmter Maßnahmen, die sich direkt auf die Weinqualität auswirken können, zu verzeichnen. So hat beispielsweise der „Mäuselton“ bei Weinen mit reduziertem Sulfitgehalt zugenommen. Derzeit scheinen drei Moleküle Verursacher dieses Defekts zu sein: 2-Acetylpyrrolin (APY), 2-Acetyltetrahydropyridin (ATHP) und 2-Ethyltetrahydropyridin (ETHP). Die durchgeführte Forschungsarbeit, die chemische, mikrobiologische und önologische Ansätze kombiniert, liefert Antworten auf die Mechanismen des Auftretens dieses Fehltons im Wein. Um Antworten zu finden, wurden Methoden zur Quantifizierung der N-Heterozyklen, die für den „Mäuselton“ verantwortlich sind, mithilfe von SBSE-GC-MS-Techniken entwickelt. Die Bestimmungsmethode für Wein ermöglichte es, diese Substanzen in 74 verschiedenen Weinen zu quantifizieren. Die zweite Analysenmethode ist auf ein chemisch definiertes Medium abgestimmt, das alle bisher bekannten Vorstufen des „Mäuseltons“ enthält. Sie ermöglicht es, Mikroorganismen unter standardisierten Bedingungen auf ihre Fähigkeit zu testen, einen „Mäuselton“ zu erzeugen. Mit diesen Methoden konnte gezeigt werden, dass das Verhältnis der beiden Tautomere von 2-Acetyltetrahydropyridin nicht von den Unterschieden zwischen dem pH-Wert des Weines und der Mundhöhle beeinflusst wird. Mikroorganismen wurden aus 25 Weinen mit „Mäuselton“ isoliert. Die am häufigsten anzutreffenden Arten sind Saccharomyces cerevisiae, Oenococcus oeni oder Brettanomyces bruxellensis. Von den 353 isolierten Mikroorganismen sind nur Stämme der Arten B. bruxellensis, Lentilactobacillus hilgardii und Oenococcus oeni in der Lage, Substanzen, die einen „Mäuselton“ verursachen, im Modellmedium zu produzieren. Anschließend wurden Stämme aus der Sammlung, die zu diesen drei Arten gehörten, unter denselben Bedingungen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Konzentrationen und Verhältnisse der drei N-Heterozyklen signifikante Unterschiede zwischen den Arten aufweisen, dass jedoch alle untersuchten Stämme (22 Stämme von B. bruxellensis, 10 Stämme von L. hilgardii, 20 Stämme von O. oeni) die Fähigkeit haben, mindestens eine der drei Komponenten zu produzieren. Weitere Versuche in Modellmedien haben gezeigt, dass es bei der Produktion mäuselnder Substanzen zu einer Interaktion zwischen Mikroorganismen kommen kann. Die Untersuchung dieser Wechselwirkungen wurde im Weinmilieu fortgesetzt. Ein Ugni blanc Most wurde mit zwei verschiedenen Saccharomyces cerevisiae Stämmen vinifiziert. Anschließend wurde die Produktion der mäuselnden Komponenten über 24 Tage verfolgt. Die Ergebnisse zeigten, dass unabhängig von den produzierenden Mikroorganismen einer der beiden S. cerevisiae Stämme zur Entwicklung von Bedingungen beiträgt, die eine höhere APY-Produktion im Wein ermöglichen. Schließlich wurden Produktionskinetiken im Modellmedium durchgeführt, um festzustellen, in welchem physiologischen Stadium B. bruxellensis diese Verbindungen produzieren kann. Die Produktion von ATHP verläuft nicht linear. Die Verbindung tritt punktuell in hohen Konzentrationen auf, insbesondere zu Beginn der stationären Wachstumsphase, und verschwindet dann wieder. Es wurden Hypothesen über die physiologische Rolle dieser Verbindung aufgestellt. Schlüsselwörter: Mäuselton; Weine; Brettanomyces bruxellensis; Milchsäurebakterien; Organoleptische Abweichungen N2 - In recent years, consumer demand for organic food has continued to grow. The actors of the wine sector are attentive to these expectations. Wine production is evolving with decreases in the use of certain inputs that can directly impact the quality of wine. For example, there has been an upsurge in the "mousy off-flavour" defect in wines with reduced sulphite content. Today, three molecules seem to be at the origin of this defect: 2-acetylpyrroline (APY), 2-acetytetrahydropyridine (ATHP), and 2-ethyltetrahydropyridine (ETHP). Our work, combining chemical, microbiological and oenological approaches, provides answers to the mechanisms of appearance of this defect in wine. In order to provide answers, methods for quantifying N-heterocyclics responsible for mousiness have been developed using SBSE-GC-MS techniques. The method of determination in wine made it possible to quantify the compounds in 74 different wines. The second method is adapted to a chemically defined medium, containing all the precursors known to date "mousy off-flavours". It makes it possible to test microorganisms for their ability to produce the mousy off-aroma under standardized conditions. These methods have been used to show that the proportion of the two tautomers of 2-acetyltetrahydropyridine is not impacted by the pH of the wine and buccal cavity. Microorganisms were isolated from 25 wines with the defect. The most frequently encountered species are Saccharomyces cerevisiae, Oenococcus oeni, or Brettanomyces bruxellensis. Among the 353 microorganisms isolated, only strains of B. bruxellensis, Lentilactobacillus hilgardii, Oenococcus oeni are able to produce mousy compounds in model medium. Strains of collections belonging to these three species were then studied under the same conditions. The results show that the levels and ratios of the three N-heterocycles show significant variation between species but that all the strains evaluated (22 strains of B. bruxellensis, 10 strains of L. hilgardii, 20 strains of O. oeni) have the capacity to produce at least one of the three compounds. Further model media tests have shown that there may be interaction between microorganisms to produce mousy compounds. The study of these interactions was continued in the wine environment. A white Ugni must was vinified using 2 different strains of Saccharomyces cerevisiae. And the production of the mousy compounds was then followed over 24 days. The results showed that, regardless of the microorganisms that produce, one of the two strains of S. cerevisiae contributes to the development of conditions for greater production of APY in wines. Finally, production kinetics were undertaken in a model medium to determine at what physiological stage B. bruxellensis could produce these compounds. ATHP production is not linear. The compound appears promptly in significant concentrations, especially at the beginning of the stationary growth phase and then it’s disappearing. Hypotheses have been made about the physiological role of this compound. Key words: Mousy off-flavours; Wines; Brettanomyces bruxellensis; lactic acid bacteria; Organoleptic deviations N2 - Depuis quelques années, la demande des consommateurs pour les aliments biologiques n’a cessé de croître. Les acteurs de la filière vitivinicole sont à l’écoute de ces attentes. La production de vins évolue avec des diminutions d’utilisations de certains intrants pouvant impacter directement la qualité du vin. C'est ainsi que l'on note une recrudescence du défaut « des goûts de souris » dans les vins à teneur réduite en sulfites. A l’heure actuelle, trois molécules sembleraient être à l’origine de ce défaut : le 2-acétylpyrroline (APY), le 2-acétyltétrahydropyridine (ATHP) et le 2-éthyltétrahydropyridine (ETHP). Notre travail, combinant des approches chimiques, microbiologiques et oenologiques permet d’apporter des éléments de réponse quant aux mécanismes d’apparition de ce défaut dans le vin. Afin d’apporter des éléments de réponses, des méthodes de quantifications des N-hétérocycliques responsables du goût de souris ont été développées en utilisant des techniques de SBSE-GC-MS. La méthode de dosage dans le vin a permis de quantifier les composés dans 74 vins différents. La deuxième méthode est adaptée à un milieu chimiquement défini, contenant tous les précurseurs connus à ce jour « des goûts de souris ». Elle permet de tester les microorganismes pour leur capacité à produire le goût de souris en conditions standardisées. Ces méthodes ont permis de montrer que la proportion des deux tautomères du 2-acétyltétrahydropyridine n’est pas impactée par les différences de pH entre celui du vin et celui buccal. Des microorganismes ont été isolés à partir de 25 vins présentant le défaut. Les espèces les plus fréquemment rencontrées sont des Saccharomyces cerevisiae, des Oenococcus oeni ou bien des Brettanomyces bruxellensis. Parmi les 353 microorganismes isolés, seules les souches de B. bruxellensis, Lentilactobacillus hilgardii, Oenococcus oeni sont capables de produire les composés sourissés en milieu modèle. Des souches de collections appartenant à ces trois espèces ont ensuite été étudiées dans les mêmes conditions. Les résultats montrent que les niveaux et les rapports des trois N-hétérocycles présentent d’importantes variations selon les espèces mais que toutes les souches testées (22 souches de B. bruxellensis, 10 souches de L. hilgardii, 20 souches de O. oeni) ont la capacité de produire au minimum un des trois composés. D’autres essais en milieu modèle ont montré qu'il pouvait y avoir une interaction entre microorganismes pour la production des composés du goût de souris. L'étude de ces interactions a été poursuive en milieu vin. Un moût d’Ugni blanc a été vinifié à l’aide de 2 souches de Saccharomyces cerevisiae différentes. Et la production des composés sourissés a ensuite été suivie sur 24 jours. Les résultats ont montré que, peu importe les microorganismes producteurs, une des deux souches de S. cerevisiae contribue au développement de conditions permettant une production de l’APY plus importante dans les vins. Enfin des cinétiques de productions ont été entrepris en milieu modèle afin de déterminer à quel stade physiologique B. bruxellensis pouvait produire ces composés. La production d’ATHP n’est pas linéaire. Le composé apparait de façon ponctuelle dans des concentrations importantes, notamment en début de phase stationnaire de croissance. Des hypothèses ont été formulées sur le rôle physiologique de ce composé. Mots clefs: Goût de souris; Vins; Brettanomyces bruxellensis; Bactéries Lactiques; Déviations organoleptiques Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-880 N1 - Diese Dissertation wurde in einem ordnungsgemäßen Promotionsverfahren entsprechend den Bestimmungen des Kooperationsvertrages “CONTRAT DE COTUTELLE DE THÈSE INDIVIDUELLE“ zwischen der Université Bordeaux und der Hochschule Geisenheim University erstellt. VL - 2024 SP - I EP - 152 PB - Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Dries, Leonie T1 - Microbial structure and diversity in the rhizosphere of grape vines (Vitis vinifera L.) N2 - Microorganisms are a substantial component of the rhizosphere, and the activity and composition of rhizosphere microbial populations markedly affect interactions between plants and the soil. In addition, the microbiota of the rhizosphere can positively influence plant development, growth and vitality. In vineyards, management practices influence both grapevine root growth directly and the rhizosphere microbiota, but the exact mode of action is largely unknown. Recently, however, two new research approaches are increasingly coming into focus to enhance the grapevine growth and health: plant engineering and rhizosphere engineering (Chapter 1). In plant engineering, knowledge about plant-microbiome interactions is used for plant breeding strategies. In rhizosphere engineering, microbial communities are modified by adding specific fertilizers, nutrients, or by bio-inoculation with certain bacteria and/or fungi. Taken together, these new methods suggest a potential for reaching a more sustainable development of a pesticide- and fertilizer-reduced viticulture in the future. Consequently, the aim of this study was to investigate the bacterial rhizobiome of grapevines (Vitis vinifera L.) under different experimental designs. By characterizing the bacterial 16S rRNA gene, a statement on the existing bacterial communities and their diversity can be made and compared under different environmental conditions. For this, a method has to be established that allows to obtain rhizosphere and root material of grapevine plants, and to prepare it for sequencing and further analyses. This applies both to grapevines cultivated in greenhouses under controlled conditions as well as to variants under field conditions. The experimental designs aimed to gain knowledge regarding the bacterial diversity of the grapevine rhizosphere including different grape varieties, different grapevine rootstocks as well as different fertilization measures. The first experiment aimed to investigate the variability of the rhizosphere microbiome resulting from the genotype of the rootstock while minimizing the effect of all other environmental factors. This was made possible by investigating four ungrafted grapevine rootstock varieties of the same age, grown on the same soil under the same climatic conditions and managed identically. The bacterial communities associated with the rhizosphere of the rootstocks 1103 Paulsen, 140 Ruggeri, 161-49 Couderc, and Kober 5BB were characterized with the amplicon based sequencing technique, targeting regions V4-V5 of 16S rDNA gene. The four rootstocks showed similarities concerning the structure of the bacteria assemblage (richness and evenness). Nonetheless, differences were detected in the composition of the bacterial communities. Indeed, all investigated rootstocks recruited communities with distinguishable traits, thus confirming the role of rootstock genotype as driver of the bacteria composition (Chapter 2). In order to disentangle the effect of scion and rootstock, the rRNA (V4–V5 region of 16S rRNA) extracted from the rhizosphere of the grape varieties Riesling and Mueller-Thurgau ungrafted vs. grafted on different rootstocks were sequenced in three experimental set-ups in two different years. The bioinformatic analysis with tools designed to be robust for compositional data showed, that the investigated rootstocks or scions or combinations, respectively, recruited bacterial communities with distinguishable traits. Statistical differences were revealed between ungrafted Riesling and Mueller-Thurgau, and between grafted Riesling and ungrafted Riesling, and ungrafted Mueller-Thurgau and grafted Mueller-Thurgau. Thus, confirming the role of scion and rootstock genotype as a driver of the structure and composition of bacterial communities in the rhizosphere of grapevines (Chapter 3). In order to investigate the impact of different levels of nitrogen (N) fertilization on the rhizosphere microbiome an experimental vineyard with vines (Vitis vinifera L. cv. Pinot Noir) in large containers was examined in 2020 and 2021 at bud break. The vines were fertilized with two different levels of nitrogen added per year (N0 25 kg/ha and N1 75 kg/ha) individually. In order to examine the respective bacterial communities, rhizosphere material was sampled and a subsequent RNA-extraction followed by next generation sequencing was performed. The study revealed significant differences in the bacterial communities in the rhizosphere regarding fertilization levels and sampling depths. The results may help to understand the effect of nitrogen fertilization on the microbiome and, in the long term, reduce fertilization in viticulture, leading to more sustainable vine management (Chapter 4). Hence, superordinate, the future aim is to use new insights to enable more precise plant nutrition in the form of more accurate fertilization recommendations in order to reduce the associated costs in an economical and environmentally friendly way. A more precise knowledge of the specificity and dynamics of the grapevine rhizosphere microbiome under different management practices, grape varieties, rootstocks, and fertilization levels, should enable targeted adaptation strategies for increasingly frequent extreme years leading to a more sustainable viticulture. N2 - Mikroorganismen sind ein wesentlicher Bestandteil der Rhizosphäre und die Aktivität und Zusammensetzung der mikrobiellen Populationen in der Rhizosphäre beeinflussen die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und dem Boden erheblich. Darüber hinaus können die Mikroorganismen in der Rhizosphäre die Entwicklung, das Wachstum und die Vitalität der Pflanzen positiv beeinflussen. In Weinbergen beeinflussen Bewirtschaftungspraktiken sowohl das Wurzelwachstum der Reben als auch die Mikroorganismen der Rhizosphäre direkt, aber die genaue Wirkungsweise ist weitgehend unbekannt. In jüngster Zeit rücken jedoch zwei neue Forschungsansätze zur Verbesserung des Wachstums und der Gesundheit der Weinrebe immer mehr in den Mittelpunkt: das „Plant Engineering“ und das „Rhizosphere Engineering“ (Kapitel 1). Beim „Plant Engineering“ wird das Wissen über die Wechselwirkungen zwischen Pflanze und Mikrobiom für Pflanzenzüchtungsstrategien genutzt. Beim „Rhizosphären-Engineering“ werden mikrobielle Gemeinschaften durch die Zugabe spezifischer Düngemittel, Nährstoffe oder durch Bioinokulation mit bestimmten Bakterien und/oder Pilzen verändert. Zusammengenommen bieten diese neuen Methoden ein Potenzial für eine nachhaltigere Entwicklung eines pestizid- und düngerreduzierten Weinbaus in der Zukunft. Ziel dieser Studie war es daher, das bakterielle Rhizobiom von Weinreben (Vitis vinifera L.) in verschiedenen Versuchsanordnungen zu untersuchen. Durch die Charakterisierung des bakteriellen 16S rRNA-Gens kann eine Aussage über die vorhandenen bakteriellen Gemeinschaften und deren Diversität getroffen und unter verschiedenen Umweltbedingungen verglichen werden. Dazu wurde zunächst eine Methode etabliert, die es erlaubt, Rhizosphären- und Wurzelmaterial von Weinrebenpflanzen zu gewinnen und für die Sequenzierung und weitere Analysen aufzubereiten. Dies gilt sowohl für Weinreben, die in Gewächshäusern unter kontrollierten Bedingungen angebaut werden, als auch für Varianten unter Freilandbedingungen. Die Versuchspläne zielten darauf ab, Erkenntnisse über die bakterielle Diversität der Rhizosphäre von Weinreben unter Einbeziehung verschiedener Rebsorten, verschiedener Unterlagen sowie verschiedener Düngungsmaßnahmen zu gewinnen. Das erste Experiment verfolgte das Ziel, die Variabilität des Rhizosphärenmikrobioms zu untersuchen, die sich durch den Genotyp des Wurzelstocks ergibt und gleichzeitig den Einfluss aller anderen Umweltfaktoren zu minimieren. Dies wurde durch die Untersuchung von vier ungepfropften Rebenunterlagen gleichen Alters ermöglicht, die auf demselben Boden unter denselben klimatischen Bedingungen angebaut und identisch bewirtschaftet wurden. Die Bakteriengemeinschaften, die mit der Rhizosphäre der Unterlagen 1103 Paulsen, 140 Ruggeri, 161-49 Couderc und Kober 5BB assoziiert sind, wurden mit der amplikonbasierten Sequenzierungstechnik charakterisiert, die auf die Regionen V4-V5 des 16S rDNA-Gens abzielt. Die vier Unterlagsreben wiesen Ähnlichkeiten in Bezug auf die Struktur der bakteriellen Assemblage (richness und evenness) auf. Dennoch wurden Unterschiede in der Zusammensetzung der bakteriellen Gemeinschaften festgestellt. Tatsächlich rekrutierten alle untersuchten Unterlagen Gemeinschaften mit unterscheidbaren Merkmalen, was die Rolle des Genotyps der Unterlage als treibende Kraft für die Bakterienzusammensetzung bestätigt (Kapitel 2). Um die Auswirkungen von Edelreis und Unterlage zu entflechten, wurde die rRNA (V4-V5-Region der 16S rRNA) aus der Rhizosphäre der Rebsorten Riesling und Müller-Thurgau, ungepfropft bzw. auf verschiedene Unterlagsreben gepfropft, in drei Versuchsanordnungen in zwei verschiedenen Jahren sequenziert. Die bioinformatische Analyse mit Werkzeugen, die auf die Robustheit von Kompositionsdaten ausgelegt sind, zeigte, dass die untersuchten Unterlagen oder Edelreiser bzw. Kombinationen bakterielle Gemeinschaften mit unterscheidbaren Merkmalen rekrutierten. Statistische Unterschiede wurden zwischen unveredeltem Riesling und Müller-Thurgau, zwischen veredeltem Riesling und unveredeltem Riesling sowie zwischen unveredeltem Müller-Thurgau und veredeltem Müller-Thurgau festgestellt. Damit wurde die Rolle des Genotyps von Edelreisern und Unterlagen als Einflussfaktor für die Struktur und Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaften in der Rhizosphäre von Reben bestätigt (Kapitel 3). Um die Auswirkungen unterschiedlicher Stickstoffdüngungen auf das Mikrobiom der Rhizosphäre zu untersuchen, wurde 2020 und 2021 ein experimenteller Weinberg mit Reben (Vitis vinifera L. cv. Pinot Noir) in Großcontainern zum Zeitpunkt des Austriebs untersucht. Die Reben wurden mit zwei unterschiedlichen Stickstoffgaben pro Jahr (N0 25 kg/ha und N1 75 kg/ha) individuell gedüngt. Zur Untersuchung der jeweiligen Bakteriengemeinschaften wurde Rhizosphärenmaterial entnommen und anschließend eine RNA-Extraktion mit anschließender Sequenzierung zur Charakterisierung des aktiven Bakterioms durchgeführt. Die Studie ergab signifikante Unterschiede in den bakteriellen Gemeinschaften in der Rhizosphäre in Abhängigkeit von der Düngemenge und der Beprobungstiefe. Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, die Wirkung der Stickstoffdüngung aus das Mikrobiom zu verstehen und langfristig die Düngung im Weinbau zu verringern, was zu einer nachhaltigeren Bewirtschaftung der Weinreben führen würde (Kapitel 4). Die Ergebnisse dieser Studien können übergeordnet dabei helfen, mit den neuen Erkenntnissen eine gezieltere Pflanzenernährung in Form von genaueren Düngeempfehlungen zu ermöglichen, um die damit verbundenen Kosten auf wirtschaftliche und umweltfreundliche Weise zu senken. Eine genauere Kenntnis der Spezifität und Dynamik des Mikrobioms in der Rhizosphäre der Weinrebe unter verschiedenen Bewirtschaftungspraktiken, Rebsorten, Unterlagen und Düngungsniveaus sollte gezielte Anpassungsstrategien für immer häufiger auftretende Extremjahre ermöglichen und zu einem nachhaltigeren Weinbau führen. Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-827 VL - 2024 SP - II EP - 133 PB - Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Badura, Jennifer T1 - Characterization, regulation and genetic modification of the synthesis of aroma compounds in non-conventional wine yeasts T1 - Charakterisierung, Regulation und genetische Modifikation der Synthese von Aromastoffen in nicht-konventionellen Weinhefen N2 - Yeasts belonging to the genus of Hanseniaspora are widespread in nature and are generally part of the microbiome of ripe fruits, such as apples, pears and grapes. Hanseniaspora spp. form 50-75% of the microorganisms found at the onset of grape must fermentations, H. uvarum often being the most abundant. H. uvarum is also a common isolate from other fruits, such as oranges, pineapples, mangoes, apples and pears. Since H. uvarum, known for producing high amounts of acetic acid and ethyl acetate, dominates the onset of spontaneous grape must fermentations, it greatly influences the aroma profile of wines. Besides its important role in fermentations, more biotechnological research has been reported in recent years, highlighting the universal value of H. uvarum beyond the beverage industry. In this thesis, I characterized the aroma-production profile of seven different Hanseniaspora spp. in simultaneous co-fermentations with Saccharomyces cerevisiae. Significant differences could be detected between fermentations using Hanseniaspora spp. belonging to the fast-evolving lineage (FEL) and the slow-evolving lineage (SEL). Fermentations with yeasts of FEL showed increased amounts of ethyl acetate, whereas yeasts belonging to SEL revealed no meaningful difference compared to the pure S. cerevisiae fermentation. Furthermore, co-fermentations resulted in lactic acid depletion (H. osmophila), extremely high isoamyl acetate levels (H. guilliermondii), reduction in glycerol (H. occidentalis), increased terpenols (H. opuntiae) as well as esterified terpenes (H. guilliermondii and H. uvarum). This is the first study to investigate the use of H. nectarophila and H. meyerii in relation to wine, of which fermentations using H. nectarophila revealed high levels of acetate esters. Nitrogen sources in form of amino acids have a major impact on the resulting aroma-production profile of yeasts as they serve as backbones for several volatile organic compounds. I explored amino acid uptake preferences of Hanseniaspora spp. of both lineages (H. uvarum = FEL; H. osmophila = SEL), S. cerevisiae (all glucophilic), as well as the fructophilic yeasts Starmerella bacillaris and Zygosaccharomyces rouxii in synthetic must, spiked with single amino acids. Among yeasts investigated, H. uvarum showed the most rapid amino acid uptake. Additional research on yeast fermentations with synthetic must supplemented with an amino acid mix resulted in amino acid-dependent synthesis of specific aroma compounds by the respective yeast. This study reveals similarities in both preferences in amino acid uptake and nitrogen source depending aroma compound synthesis of H. osmophila and S. cerevisiae. I investigated the transcriptomic profile of H. uvarum and S. cerevisiae to gain insight into the different regulation mechanisms involved in the synthesis of aroma compounds. Furthermore, I explored the impact of different levels of nitrogen (nitrogen deficiency/ diammonium hydrogen phosphate (DAHP) supplemented must) within the grape must on the gene expression profile and therefore on the resulting aroma profile. Even though the different nitrogen regimes did not significantly affect transcriptional levels, a major impact on both fermentation kinetics and the aroma profile could be monitored. H. uvarum unravelled possessing additional genes including alcohol acetyltransferase activity leading to a rapid esterification of higher alcohols to acetate esters. In addition, the lack of genes involved in the synthesis of higher alcohols and ethyl esters, as well as an up-regulation of genes responsible for the synthesis of acetyl-coA and acetate esters favour the high acetate ester production. In this study, I developed the first genetic modification tool for H. uvarum by constructing a synthetic marker gene encoding the hygromycin marker under the control of a H. uvarum promoter, flanked by ~1 000 bp homology region to the target locus, enabling the knock-out of one copy of the alcohol acetyltransferase 1 (ATF1) gene. By increasing the concentration of the antibiotic during selection, I could identify a knock-out of both ATF1 alleles in the diploid yeast, generating a homozygotic atf1 mutant. Fermentations resulted in a significant reduction of the acetate ester synthesis, proving the function of ATF1 as an important gene involved in the ester synthesis in H. uvarum. Genetic modification of H. uvarum was optimized by establishing a rapid PCR-based gene targeting approach for one-step gene replacement. Generation of two novel synthetic antibiotic resistance genes (pFA-hygXL and pFA-clnXL) provided resistance against hygromycin and nourseothricin, respectively. Short flanking-homology regions of 56-80 bp added to these selection markers via PCR enabled gene targeting and the deletion of both the H. uvarum LEU2 and LYS2 genes via two rounds of consecutive transformations, generating a leucine auxotrophic leu2/leu2 mutant and a lysine auxotrophic lys2/lys2 mutant, respectively. The genetic modification approach of H. uvarum using PCR-based gene targeting was further validated by targeted complementation of the auxotrophic leu2/leu2 strain. N2 - Hefen der Gattung Hanseniaspora sind in der Natur weit verbreitet und gehören im Allgemeinen zum Mikrobiom von reifen Früchten wie Äpfeln, Birnen und Trauben. Hanseniaspora spp. machen 50-75% der Mikroorganismen aus, die zu Beginn der Gärung von Traubenmost gefunden werden, wobei H. uvarum oft am häufigsten vorkommt. H. uvarum ist auch ein häufiges Isolat aus anderen Früchten, wie Orangen, Ananas, Mangos, Äpfeln und Birnen. Da H. uvarum, bekannt für die Herstellung großer Mengen an Essigsäure und Ethylacetat, den Beginn der spontanen Gärung von Traubenmost dominiert, haben sie großen Einfluss auf das Aromaprofil von Weinen. Neben ihrer wichtigen Rolle bei der Gärung wurde in den letzten Jahren auch über weitere biotechnologische Forschungen berichtet, die den universellen Wert von H. uvarum über die Getränkeindustrie hinaus unterstreichen. In dieser Arbeit habe ich das Profil der Aromaproduktion von sieben verschiedenen Hanseniaspora spp. in simultanen Co-Fermentationen mit Saccharomyces cerevisiae charakterisiert. Es konnten signifikante Unterschiede zwischen Gärungen mit Hanseniaspora spp. der sich schnell entwickelnden Linie (FEL) und der sich langsam entwickelnden Linie (SEL) festgestellt werden. Gärungen mit Hefen der FEL zeigten erhöhte Mengen an Ethylacetat, während Hefen der SEL keinen signifikanten Unterschied im Vergleich zur reinen S. cerevisiae-Fermentation aufwiesen. Darüber hinaus führten Co-Fermentationen zu einem Abbau von Milchsäure (H. osmophila), zu extrem hohen Isoamylacetatwerten (H. guilliermondii), zu einer Verringerung des Glycerins (H. occidentalis), zu erhöhten Konzentration von Terpenolen (H. opuntiae) sowie zu veresterten Terpenen (H. guilliermondii und H. uvarum). Dies ist die erste Studie, in der die Verwendung von H. nectarophila und H. meyerii im Zusammenhang mit Wein untersucht wird, wobei bei der Gärung mit H. nectarophila ein hoher Gehalt an Acetatestern festgestellt wurde. Stickstoffquellen in Form von Aminosäuren haben einen großen Einfluss auf das resultierende Aromaprofil von Hefen, da sie als Grundgerüst für mehrere flüchtige organische Verbindungen dienen. Ich untersuchte die Aminosäureaufnahmepräferenzen von Hanseniaspora spp. beider Linien (H. uvarum = FEL; H. osmophila = SEL), S. cerevisiae (alle glucophil) sowie der fructophilen Hefen Starmerella bacillaris und Zygosaccharomyces rouxii in synthetischem Most, der mit einzelnen Aminosäuren versetzt war. Von den untersuchten Hefen nahm H. uvarum die Aminosäuren am schnellsten auf. Weitere Untersuchungen von Hefegärungen mit synthetischem Most, dem ein Aminosäuremix zugesetzt wurde, ergaben eine aminosäureabhängige Synthese von spezifischen Aromastoffen durch die jeweilige Hefe. Diese Studie zeigt Ähnlichkeiten sowohl in den Präferenzen bei der Aminosäureaufnahme als auch bei der von der Stickstoffquelle abhängigen Synthese von Aromastoffen bei H. osmophila und S. cerevisiae. Ich untersuchte das Transkriptionsprofil von H. uvarum und S. cerevisiae, um Einblicke in die unterschiedlichen Regulierungsmechanismen bei der Synthese von Aromastoffen zu gewinnen. Darüber hinaus untersuchte ich die Auswirkungen unterschiedlicher Stickstoffgehalte (Stickstoffmangel/ mit Diammoniumhydrogenphosphat (DAHP) angereicherter Most) im Traubenmost auf das Genexpressionsprofil und damit auf das resultierende Aromaprofil. Obwohl die verschiedenen Stickstoffregime keinen signifikanten Einfluss auf die Transkriptionslevel hatten, konnte ein wesentlicher Einfluss sowohl auf die Fermentationskinetik als auch auf das Aromaprofil beobachtet werden. H. uvarum erwies sich als Träger zusätzlicher Gene, die eine Alkohol-Acetyltransferase-Aktivität aufweisen, welche eine schnelle Veresterung höherer Alkohole zu Acetatestern ermöglicht. Darüber hinaus begünstigt das Fehlen von Genen, die an der Synthese höherer Alkohole und Ethylester beteiligt sind, sowie eine Hochregulierung von Genen, die für die Synthese von Acetyl-CoA und Acetatestern verantwortlich sind, die hohe Acetatester-Produktion. In dieser Studie habe ich das erste Werkzeug zur genetischen Veränderung von H. uvarum entwickelt, indem ich ein synthetisches Marker Gen konstruiert habe, welches für den Hygromycin-Marker unter der Kontrolle eines H. uvarum-Promotors kodiert, der von einer ~1 000 bp großen Homologie Region zum Ziellokus flankiert wird und den Knock-out einer Kopie des Alkohol Acetyltransferase 1 (ATF1)-Gens ermöglicht. Durch die Erhöhung der Antibiotikakonzentration während der Selektion konnte ich einen Knock-out beider ATF1-Allele in der diploiden Hefe identifizieren, wodurch eine homozygote atf1-Mutante entstand. Die Fermentationen führten zu einer deutlichen Verringerung der Acetatester-Synthese, was die Funktion von ATF1 als wichtiges Gen für die Ester-Synthese in H. uvarum beweist. Die genetische Veränderung von H. uvarum wurde durch die Einführung eines schnellen PCR-basierten Gen-Targeting-Ansatzes für den Genaustausch in einem Schritt optimiert. Die Generierung von zwei neuen synthetischen Antibiotikaresistenzgenen (pFA-hygXL und pFA-clnXL) ermöglichte die Resistenz gegen Hygromycin bzw. Nourseothricin. Kurze flankierende Homologie Regionen von 56-80 bp, die mittels PCR an diese Selektionsmarker angefügt wurden, ermöglichten das Gen-Targeting und die Deletion der beiden H. uvarum-Gene LEU2 und LYS2 durch zwei aufeinanderfolgende Transformationen, wodurch eine Leucin- bzw. Lysin-auxotrophe Mutante entstand. Der Ansatz zur genetischen Veränderung von H. uvarum mittels PCR-basiertem Gen-Targeting wurde durch gezielte Komplementierung des auxotrophen leu2/leu2-Stammes validiert. Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-809 N1 - At the time of submission, the manuscript in Chapter 6 has been submitted to a peer-reviewed journal and has since been accepted for publication: https://academic.oup.com/femsyr/article/doi/10.1093/femsyr/foad034/7232499?login=true N1 - Diese Promotion wurde im Rahmen eines gemeinsam betreuten Promotionsverfahrens in Zusammenarbeit mit dem Fachbereich 08 der Justus-Liebig-Universität über die Promotionsplattform Geisenheim, Gießen, Marburg durchgeführt. VL - 2024 SP - II EP - 223 PB - Hochschule Geisenheim University CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Wersebeckmann, Vera T1 - Terracing in steep slope viticulture and its potential to promote biodiversity in vineyard ecosystems N2 - A substantial area of the terrestrial surface is used for agricultural production. In Europe, many farmland species and ecosystems have evolved with traditional agricultural practices and rely on extensive cultivation for their survival. Today, agrobiodiversity is threatened by the abandonment of traditional agricultural land use. The cultivation of wine is one of the oldest forms of agriculture. On steep slopes, viticulture has shaped landscapes, cultural traditions, and unique ecosystems in many regions. In Germany, steep slope viticulture has been declining dramatically in recent decades due to insufficient profitability. The abandonment of these traditional cultural landscapes threatens the cultural heritage and the flora and fauna adapted to viticultural management. One solution to halt the decline of steep slope viticulture could be a change of cultivation system from vertically oriented rows to modern terraced vineyards. Here, the rows run parallel to the hillside, facilitating cultivation, and thus reducing production costs. At the same time, a large portion of terraced vineyard consists of uncultivated embankments, which can provide valuable habitats within the agricultural system. However, little is known about the effects of a cultivation system change and vineyard abandonment on biodiversity. In addition, information on how to sustainably revegetate terrace embankments is missing. Within the framework of this dissertation, the overall aim was to evaluate the potential of terraced vineyards to promote biodiversity and investigate measures for sustainable revegetation of terrace embankments. In addition, the effects of distinct vineyard management (vertically oriented vs. terraced) and vineyard abandonment on biodiversity were assessed. The main part of this thesis is based on a field study comparing three vineyard types (vertically oriented vineyard, terraced vineyard, abandoned vineyard) that were arranged in 15 triplets along the Upper Middle Rhine Valley (UMRV) in Germany. The effects of vineyard types, local vineyard parameters, and landscape structure on biodiversity were evaluated using four species groups. Studied groups represented plants and arthropod species (grasshoppers, wild bees, spiders). In a second field study, three newly constructed terrace embankments were revegetated using different seeding techniques and seed mixtures. In addition, measures to support plant establishment were evaluated. Plant establishment was assessed for three consecutive years in permanent vegetation plots. The first study on the three vineyard types revealed that there was no uniform positive effect of one vineyard type on all investigated groups. Instead, the responses were group and taxon-specific and driven by management-related disturbance intensities, local vegetation structures, soil and landscape structure. In total, the heterogeneous landscape and small-structured vineyard agroecosystem of the UMRV supported high species diversity, hosted high numbers of rare and threatened species, and diverse species communities across vineyard types. Plant species richness was enhanced by vineyard management and particularly benefited from terraced vineyards and rather nutrient-poor and extensively managed embankments. In comparison, plant communities of fallows were completely different with lower plant diversity. Grasshoppers were supported by vineyard management, and bare ground in vineyard inter-rows supported heat- and open-adapted species. Taller vegetation stands on terrace embankments enhanced grasshopper species richness while woody structures and vineyard abandonment reduced grasshopper diversity and abundance at the local and landscape scale. Wild bee species richness and abundance were strongly determined by their nesting needs. For ground-nesting bees, the suitability of soils for nesting was important, irrespective of vineyard management types whereas above-ground nesting bees were enhanced by woody structures of fallows at the local and landscape scale. Moreover, fallows further provided valuable floral and non-floral resources for both ground- and above-ground nesting bees. For spiders, there was no difference in species richness and abundance between vineyard types but many xerophilic species adapted to open habitat structures prevailed in terraced vineyards. Vineyard fallows supported highly distinct spider communities, including some late-successional species. In conclusion, the vineyard cultural landscape of the UMRV with both actively managed and abandoned vineyards led to a high diversity of plant and arthropod communities. Hence, for its preservation, a spatially heterogeneous landscape comprising both (semi) natural and viticultural-management elements is important. Results from the second study showed that terraced vineyards and especially terrace embankments can contribute to promoting biodiversity, especially if they are revegetated with regional seed mixtures. Seeds of locally adapted populations and hydro-seeding provided higher vegetation cover which is needed to prevent severe erosion whilst non-locally adapted standard seed mixtures and manual seeding had a higher failure risk and were more prone to severe precipitation events. Taken together, vineyard terracing appears to be a win-win solution for both winegrowers and biodiversity and thus helps to maintain viticulture on steep slopes. N2 - Ein erheblicher Teil der terrestrischen Landoberfläche wird für die agrarwirtschaftliche Produktion genutzt. In Europa sind viele Agrararten und Agrarökosysteme für ihr Fortbestehen auf die extensive landwirtschaftliche Nutzung angewiesen, da sie sich zusammen mit traditionellen landwirtschaftlichen Praktiken entwickelt haben. Agrarbiodiversität ist heute durch die Aufgabe der traditionellen landwirtschaftlichen Nutzung gefährdet. Der Weinanbau gehört zu den ältesten Formen der Landwirtschaft. Besonders in Steillagen hat der Weinbau in vielen Regionen Landschaften, kulturelle Traditionen und einzigartige Ökosysteme geprägt. In Deutschland ist der Weinbau in Steillagen in den letzten Jahrzehnten jedoch aufgrund mangelnder Rentabilität stark zurückgegangen. Die Aufgabe der Bewirtschaftung in diesen traditionellen Landschaften gefährdet die Kulturlandschaft und die mit der Bewirtschaftung der Weinberge assoziierte Flora und Fauna. Eine Lösung, um dem Rückgang des Steillagenweinbaus entgegen zu wirken, könnte die Umstellung des Anbausystems von in Falllinie gezeilten Reben hin zu modernen Querterrassenweinbergen sein. Hier verlaufen die Weinbergsgassen hangparallel, was die Bewirtschaftung erleichtert und die Produktionskosten senkt. Gleichzeitig besteht ein großer Teil der Querterrasse aus Böschungen, die unbewirtschaftet bleiben und wertvolle Lebensräume innerhalb des landwirtschaftlichen Systems darstellen. Über die Auswirkungen einer veränderten Bewirtschaftungsform und der Nutzungsaufgabe im Steillagenweinbau auf die Biodiversität ist jedoch wenig bekannt. Darüber hinaus fehlen Informationen darüber, wie Querterrassenböschungen nachhaltig begrünt werden können. Das übergeordnete Ziel dieser Dissertation war, das Potenzial von Querterrassenweinbergen zur Förderung der Biodiversität zu evaluieren und Maßnahmen zur nachhaltigen Begrünung von Querterrassenböschungen zu untersuchen. Darüber hinaus wurden die Auswirkungen einer unterschiedlichen Bewirtschaftung der Weinberge (Falllinie vs. Querterrasse) und der Aufgabe der weinbaulichen Nutzung auf die Biodiversität untersucht. Der Hauptteil dieser Arbeit basiert auf einer Feldstudie, die das Potential für die Biodiversität über drei Weinbergstypen (Falllinie, Querterrasse, Weinbergsbrache) hinweg vergleicht. Die drei Weinbergstypen waren in 15 Tripletts entlang des Oberen Mittelrheintals in Deutschland angeordnet. Die Auswirkungen der Weinbergstypen, der lokalen Weinbergsparameter und der Landschaftsstruktur auf die Biodiversität wurden anhand von vier Artengruppen bewertet: Pflanzen und Arthropodenarten (Heuschrecken, Wildbienen, Spinnen). In der zweiten Feldstudie zur Böschungsbegrünung wurden Böschungen von drei neu angelegten Querterrassenweinbergen mit unterschiedlichen Aussaattechniken und Saatgutmischungen begrünt und Maßnahmen zur Förderung der Anfangsetablierung untersucht. Die Etablierung der Vegetation wurde in drei aufeinanderfolgenden Jahren in permanenten Vegetationsplots bewertet. Die Ergebnisse der vergleichenden Studie der drei Weinbergstypen haben gezeigt, dass nicht ein einzelner Weinbergstyp einen positiven Effekt auf alle untersuchten Gruppen hatte, sondern, dass die Reaktionen gruppen- und taxonspezifisch waren und durch die Intensität der mit der Bewirtschaftung verbundenen Störungen, lokalen Vegetationsstrukturen, sowie Boden- und Landschaftsstukturen bestimmt wurden. Insgesamt hat die heterogene Landschaft und das kleinstrukturierte Agrarökosystem des Oberen Mittelrheintals zu einer hohen Biodiversität mit vielen seltenen und gefährdeten Arten sowie diversen Artengemeinschaften über die verschiedenen Weinbergstypen hinweg, beigetragen. Die Bewirtschaftung der Weinberge erhöhte die Pflanzendiversität, die besonders von den Querterrassen und deren nährstoffärmeren und extensiv bewirtschafteten Böschungen profitierte. Die Pflanzengemeinschaften der Brachen unterschieden sich deutlich von den bewirtschafteten Weinbergen und hatten insgesamt eine niedrigere Diversität als diese. Die Heuschrecken profitierten von der Bewirtschaftung und der dadurch geschaffene Offenboden in den Weinbergsgassen begünstigte wärmeliebende Offenland-Arten. Der Artenreichtum der Heuschrecken wurde durch höheren Vegetationsbestände der Böschungen gefördert, während holzige Strukturen und die Nutzungsaufgabe die Diversität und Abundanz der Heuschrecken auf der lokalen und Landschaftsebene reduzierten. Die unterschiedlichen Nistbedürfnisse waren für den Artenreichtum und die Abundanz der Wildbienen ausschlaggebend. Für bodennistende Bienen spielten die Eigenschaften des Bodens, unabhängig von der Bewirtschaftungsform, eine wichtige Rolle, während oberirdisch nistende Bienen von Gehölzstrukturen in den Weinbergsbrachen sowohl auf lokaler als auch auf der Landschaftsebene profitierten. Brachflächen boten darüber hinaus wertvolle florale und nicht-florale Ressourcen sowohl für boden- als auch für oberirdisch nistende Bienen. Für den Artenreichtum und die Abundanz der Spinnen gab es keine Unterschiede zwischen den Weinbergstypen, aber xerophile Arten, die an offene Lebensraumstrukturen angepasst sind, überwogen in den Querterrassen. In den Weinbergsbrachen fand sich eine von den Weinbergen abweichende Spinnengemeinschaft, die viele Arten später Sukzessionsstadien aufwies. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Weinbergskulturlandschaft des Oberen Mittelrheintals mit sowohl aktiv bewirtschafteten als auch aufgegebenen Weinbergen eine hohe Diversität von Pflanzen- und Arthropodengemeinschaften aufweist. Für ihre Erhaltung ist daher eine räumlich heterogene Landschaft wichtig, die sowohl (halb)natürliche als auch weinbaulich bewirtschaftete Teile umfasst. Die Ergebnisse der zweiten Studie haben gezeigt, dass Querterrassen hierzu und insbesondere, wenn sie mit regionalen Saatgutmischungen begrünt werden, einen Beitrag leisten können. Saatgut lokal angepasster Populationen und Nassansaat sorgten für eine höhere Vegetationsbedeckung, die erforderlich ist, um starke Erosionsschäden zu verhindern, während nicht lokal angepasste Standardsaatgutmischungen und Handansaat ein höheres Ausfallrisiko hatten und anfälliger für starke Niederschlagsereignisse waren. Insgesamt scheint die Terrassierung von Weinbergen eine Lösung zu sein, von der sowohl die Winzer als auch die Biodiversität profitieren und die somit zur Erhaltung des Weinbaus in Steillagen beitragen kann. Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-760 N1 - Diese Promotion wurde im Rahmen eines gemeinsam betreuten Promotionsverfahrens in Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Natur- und Umweltwissenschaften der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) durchgeführt. VL - 2024 EP - 208 PB - Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Muschkullus, Thomas T1 - Umgang mit der Komplexität naturschutzrelevanter Großprojekte N2 - Großprojekte der Verkehrsinfrastruktur sind komplex und beeinflussen Schutzgüter in hohem Maße; sie besitzen somit in aller Regel eine starke Relevanz für Ziele des Naturschutzes. Die Komplexität hat zur Folge, dass planerische Entscheidungen unter hohen Risiken und nicht dergestalt abgewogen werden, wie dies u.a. gemäß dem Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) erforderlich ist. Die vorliegende Dissertation geht der Frage nach, wie mit dieser Komplexität umgegangen werden kann, um den Erfolg der Vorhaben zu optimieren. N2 - Major transport infrastructure projects are complex and have .a high impact on protected assets; they are therefore generally highly relevant to nature conservation objectives. As a consequence of this complexity, planning decisions are made under high risks and are not weighed up in the way required by the Environmental Impact Assessment Act (UVPG). This dissertation addresses the question of how this complexity can be dealt with in order to optimize the success of projects. For this purpose, a situation analysis as part of the problem-solving cycle according to . HABERFELLNER (2012) is conducted in Paper 1. Based on a functional analysis, the question what contribution systemic thinking can make to optimizing planning processes is explored. This requires, among other things, a preoccupation with systems and their properties from different perspectives. Furthermore, the dynamic complexity of the system is evaluated. With the consequence of a necessary change of perspective in planning practice, suggestions are derived to deal with this complexity better than before. Paper 2 takes up the proposal from Paper 1 to investigate possibilities to determine the success of the transformation of the overall system road and landscape by road construction. In addition to a theory-based exploration of the concepts of goal and success, the influence of the numerous stakeholders in the context of transport infrastructure proje,cts on the goal system and its success is explored. Furthermore, the influence of the degree of knowledge about the circumstances on decisions in the planning process is explored. This is supplemented by considerations of the morality of planning actions in the field of tension between diverging interests of the actors. The results are used to develop a model for determining success in transforming the road and landscape system in the context of multistakeholder projects. In Paper 3, the decomposition method, another essential element of the proposed change of perspective, is processed and applied to the transformation of the road and landscape system. The analysis of the planning processes focuses on the phase of preliminary planning, since this phase, with the line determination, most clearly determines the influences on the protected assets, and on the implementation of a retrospective legal impact assessment of Section 2 of the Environmental Impact Assessment Act (UVPG). Finally, the entities representing the overall system are identified in order to transform them into a mathematical model. A case study of the planned bypass Els'torf in the district of Harburg is in the center of Paper 4. In this paper, it is examined to what extent modeling and simulation can provide indications of a behavior of the overall system, which cannot be represented by the consideration of sectoral parts. From the content analysis of the environmental compatibility study of the project, a qualitative ecosystem submodel is created, from the results of a Delphi study on goals, problems and causes in transport infrastructure projects, a qualitative socio-economic submodel is created. Both submodels will be coupled and analyzed to a qualitative model of the Eistorf bypass. As an example, a subsystem is transformed into a mathematical subrhodel capable of simulation and examined for possible instability points and bifurcation points. Recommendations for action derived from the results show a way t6 deal with the complexity. T3 - Geisenheimer Berichte - 98 KW - Komplexität KW - Naturschutz KW - Großprojekte KW - Infrastruktur Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-664 SN - 13978-3-934742-90-1 N1 - Die vorliegende Arbeit wurde am 9. Dezember 2022 von der Hochschule Geisenheim als Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades Doktor-Ingenieur (Dr.-lng.) angenommen. Die Verleihung des akademischen Grades richtet sich nach der institutionellen Zuordnung des zweiten Gutachters, der dem Fachbereich Umweltgerechter Stadt- und lnfrastrukturplanung der HafenCity Universität Hamburg (HCU) angehört. VL - 2023 PB - Gesellschaft zur Förderung der Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Strack, Timo T1 - Comparison of terraced and steep slope vineyards emphasizing the impact of an altered viticultural system regarding physiology, health status and distinctive berry quality parameters of the grapevine N2 - In der Vergangenheit trugen Weine aus Steilstlagen zu einem maßgeblichen Teil zur Reputation deutscher Spitzenweine im nationalen und internationalen Vertrieb bei. Die historischen Weinlagen prägten die Kulturlandschaft und deren Entwicklung. Der deutsche Steillagenweinbau steht jedoch vor großen Herausforderungen. Bereits in den letzten Jahrzehnten wurde die Bewirtschaftung eines großen Teils steiler Weinbergsflächen aufgegeben. Die Gründe hierfür sind vielfältig. Die im Vergleich zu direktzugfähigen Weinbergen in der Ebene kostenaufwendigere Kultivierung von Steillagen geht mit einer höheren körperlichen Belastung und einem zusätzlich höheren Unfallrisiko einher. Für viele Nachwuchskräfte ist die Arbeit im Steillagenweinberg daher wenig attraktiv; für viele praktizierende Betriebe zu teuer. Doch auch der allgegenwärtige Klimawandel wirkt auf die flachgründigen Steillagen mit geringen Bodenauflagen unter zukünftig länger andauernden Trockenperioden, einer höheren Verdunstung und generell unregelmäßigeren, jedoch häufiger werdenden Starkniederschlagsereignissen, negativ auf die Ertragsstabilität und die allgemeine Traubenqualität ein. Dies betrifft vor allem die stark sonnenexponierten, flachgründigen Südhänge steiler Weinbergslagen. Die moderne Querterrassierung von Weinbergen stellt eine mögliche Alternative zur gegenwärtigen Bewirtschaftung von Reben in der Falllinie dar. Die hangparallele Zeilenführung auf Terrassenplattformen lässt nicht nur einen höheren Grad der Weinbergsmechanisierung zu. Die ebenen Terrassenflächen können den Oberflächenabfluss verringern und erlauben eine höhere Infiltration von Niederschlägen, so dass eine Abschwemmung des fruchtbaren Weinbergsbodens reduziert oder verhindert und das Wasser im Boden besser zurückgehalten werden kann. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht welche Auswirkungen die Umstrukturierung von Falllinienweinbergen zu hangparallel verlaufenden Querterrassen auf mikroklimatische Parameter, die Bodenwasserdynamik und letztlich auf die vegetative und generative Leistung der Rebe hat. Die bis zu sieben untersuchten Weinbergspaare, bestehend aus Falllinienweinberg und Querterrasse, wurden entlang des unteren Rheingaus und des oberen Mittelrheintals hinsichtlich ihrer räumlichen Nähe zueinander und der Vergleichbarkeit des Pflanzguts untereinander ausgewählt und über einen Zeitraum von zwei bis vier Jahren begleitet. Es konnte gezeigt werden, dass eine durch die Weinbergstransformation orthogonal zur ursprünglich in Falllinie verlaufenden Zeilenorientierung in einer Veränderung der Strahlungsverteilung und des Wärmehaushalts resultiert. Querterrassen konnten Wetterextreme abschwächen und bewiesen eine für den Reifeabschluss begünstigte Besonnung der Traubenzone. Dies zeigte sich deutlich in der Unterscheidbarkeit der Gehalte qualitätsbestimmender Traubeninhaltsstoffe, wie zum Beispiel Polyphenole und Aminosäuren. Jüngere Reben, die am äußeren Ende der Terrassenplattform gepflanzt wurden, wiesen über alle Versuchsjahre hinweg hohe Trockenstressreaktionen auf. Dies milderte sich jedoch mit fortschreitendem Rebalter ab. Die Querterrassierung von Steillagenweinbergen erwies sich als probates Mittel zur Erzeugung hochwertigen Traubenmaterials. Zudem ergänzt das Potential zur Förderung der Artenvielfalt durch eine nachhaltige Bewirtschaftung der Terrassenböschungen die als insgesamt positiv zu wertenden Versuchsergebnisse der vorliegenden Arbeit. Einzig die Herausforderung der zügigen Etablierung bzw. Konkurrenzfähigkeit von Jungreben im Steillagenweinberg stellt nach wie vor eine Schwierigkeit dar, die es mit weinbaulichen, technischen oder züchterischen Maßnahmen zu lösen gilt. N2 - Historically and under cooler climate conditions, steep slope vineyards yielded best quality wines and highest reputation, due to their distinctive light microclimate, especially pronounced at the end of the ripening period. Today, German steep slope viticulture is facing major challenges. The cultivation of steep vineyard sites is costly. Compared to fully-mechanized vineyards, steep slope vineyards are labour-intensive and strenuous to manage, they produce less yield and are at higher risk of the adverse effects of a changing climate. The modern vineyard terracing may be a viable alternative to the current cultivation method of downslope planted grapevines. The terrace platforms lead along the contour line of the hill and allow a higher degree of vineyard mechanization. The flat terrace platforms reduce surface runoff and allow for greater infiltration of precipitation, thus reducing or preventing runoff of the fertile vineyard soil and enhance the retention of precipitation in the soil. In the present work, the effects of the transformation of vineyards planted downslope to modern vineyard terraces on microclimatic parameters, soil water dynamics and, finally, on the vegetative and generative performance of the grapevine were investigated. The experimental sites, comprising a vineyard planted downslope and a modern terrace, were selected with regard to their spatial proximity to one another and the comparability of the planting material with each other and monitored over a period of two to four years. The change in the radiation distribution and the heat balance became apparent due to the inherent row orientation change by vineyard terracing, leading to an alteration of distinctive fruit quality parameters. The concentrations of polyphenols and amino acids in the berries were highly related to the amount of received solar radiation. Vineyard terraces were able to mitigate weather extremes. However, younger vines planted at the outer end of the terrace platform showed high drought stress responses across all experimental years. However, this lessened as the vine age progressed. The modern terracing of steep slope vineyards proved to be an appropriate tool for high-quality grape production. Additionally, the potential for promoting biodiversity through a sustainable management of the terrace embankments complements the overall positive findings of the present work. In the near future, the challenge to increase the competitiveness of young vines grown at steep slope vineyards to accompanying plants needs to be solved by means of viticultural, technical or breeding measures. Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-731 N1 - Diese Promotion wurde im Rahmen eines gemeinsam betreuten Promotionsverfahrens in Zusammenarbeit mit dem Fachbereich 09 der Justus-Liebig-Universität über die Promotionsplattform Geisenheim, Gießen, Marburg durchgeführt. VL - 2023 SP - I EP - 93 PB - Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Cotea, Victor T1 - The removal of volatile phenols from Brettanomyces-contaminated wine using Molecularly Imprinted Polymers N2 - Brettanomyces infections represent one of the major red wine quality spoilers affecting the industry worldwide and will most likely continue to be so in the years to come. When attempting to correct or “cure” a Brettanomyces tainted wine, the most problematic metabolites to be removed are volatile phenols, particularly 4-ethylphenol. Molecular imprinting represents one of the technologies which promise to bridge the gap between the precision and selectivity of chemical analytical methods for investigating liquid matrices, and that of industrial filtration and separation technologies currently in use. In this work, the removal of 4-ethylphenol from wine with the aid of molecularly imprinted polymers was studied. Overall, the materials investigated in this work show promise when investigated in lab-scale conditions with model solutions. They can be effective in treating wine if the treatment conditions are appropriate and involve multiple regeneration steps. N2 - Brettanomyces-Infektionen stellen einen der größten Verderber der Rotweinqualität dar, der die Industrie weltweit betrifft, und werden dies höchstwahrscheinlich auch in den kommenden Jahren bleiben. Beim Versuch, einen mit Brettanomyces verunreinigten Wein zu korrigieren oder zu „heilen“, sind die problematischsten Metaboliten, die entfernt werden müssen, flüchtige Phenole, insbesondere 4-Ethylphenol. Molekular geprägte Polymere sind synthetische Polymere mit einer vorbestimmten Selektivität für eine gegebene chemische Verbindung. Das Molecular Imprinting stellt eine der Technologien dar, die verspricht, die Lücke zwischen der Präzision und Selektivität chemischer Analysemethoden zur Untersuchung flüssiger Matrices und den derzeit verwendeten industriellen Filtrations- und Separationstechnologien zu schließen. In dieser Arbeit wurde die Entfernung von 4-Ethylphenol aus Wein mit Hilfe von Molecularly Imprinted Polymers (MIPs) untersucht. Die molekular geprägten Polymere konnten ihre Entfernungswirksamkeit und Selektivität für 4-Ethylphenol (4-EP) in Modelllösungen mit einem kontaktzeit- und dosisabhängigen Prägeeffekt demonstrieren. Die Entfernungseffizienz von 4-EP war von Laborbedingungen auf Weinbereitungsbedingungen im kleinen Maßstab hochskalierbar, der Imprinting-Effekt jedoch nicht. Die Elution mit alkalischen und säurebasierten Regenerationslösungen war möglich und erfolgreich. Eine Behandlung basierend auf Zyklen von selektiver Filtration und Regeneration konnte durchgeführt werden, was zu einer 10-fachen Reduzierung der 4-EP-Konzentration in einem kontaminierten Rotwein führte. In Bezug auf die Entfernungsselektivität beeinflussten die getesteten Polymere den freien Anthocyangehalt der getesteten Weine nicht, während PVPP- und Aktivkohlebehandlungen stärkere Entfernungseffekte verursachten. Um die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern, wurde das aktive Polymermaterial in Filterschichten auf Zellulosebasis eingebettet. Dies führte zu einer vierfachen Verringerung der 4-EP-Entfernungswirksamkeit im Vergleich zu demselben Polymer in Pulverform. Die in Polymer eingebetteten Filterschichten wurden zu einer Quelle der 4-EP-Kontamination für behandelte Weine, da 4-EP während des Herstellungsprozesses als Template für die molekulare Prägung verwendet und nicht richtig eluiert wurde. Dieser Aspekt machte sich bei der sensorischen Analyse bemerkbar, wobei die MIP-behandelten Proben von der Verkostungsgruppe am wenigsten bevorzugt wurden. Die in Polymer eingebetteten Filterschichten waren bei der Entfernung von 4-EP aus einem kontaminierten Wein weniger wirksam als Aktivkohle. Beide Behandlungen verursachten ähnliche Verringerungen der gemessenen Ester, Alkohole und flüchtigen Aromastoffe. Diese Arbeit hat einige neue Bezugspunkte für zukünftige Studien zur selektiven Entfernung von flüchtigen Phenolen aus Brettanomyces-kontaminierten Weinen geliefert. Insgesamt sind die in dieser Arbeit untersuchten Materialien vielversprechend, wenn sie im Labormaßstab mit Modelllösungen untersucht werden, und können bei der Behandlung von Wein wirksam sein, wenn die Behandlungsbedingungen angemessen sind und mehrere Regenerationsschritte umfassen. Ein anfänglicher Ansatz, diese Materialien in Filterschichten einzubetten, war nicht erfolgreich, und folglich würden zukünftige Studien davon profitieren, den Prägungseffekt beim Hochskalieren beizubehalten, eine vollständige Elution vom Template sicherzustellen und die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern. T3 - Geisenheimer Berichte - 97 KW - Brettanomyces KW - Molecularly Imprinted Polymers KW - MIP KW - 4-ethylphenol KW - Wine Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-747 SN - 13 978-3-934742-89-5 VL - 2022 SP - I EP - 239 PB - Gesellschaft zur Förderung der Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim, Deutschland ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Blois, Louis T1 - Genetic architecture of root related traits and scion respones induced by grapevine rootstock. First study in a monospecies population of Vitis berlandieri N2 - In the context of climate change, crop adaptation is of major interest. Adaptation can be achieved by modifying cultural practices, field management, or plant material. In grafted plants, the plant material can be improved by the scion or the rootstock. The rootstock comprises the anchorage and the nutrient and water absorption as well as hormone signaling, which are closely involved in plant adaptation to its environment. Moreover, the interactions between the scion and the rootstock provides a broad range regarding adaptation strategies to different growing conditions and production aims. In vineyards, the most commonly rootstocks are hybrid breeds between American Vitis species (V. berlandieri, V. riparia, and V. rupestris) and sometimes V. vinifera. Despite recent findings revealing a large genetic diversity in these genetic backgrounds, rootstocks remain poorly studied, especially at the genetic level. The V. berlandieri hybrids have shown good performances in water deficit and limestone tolerance in vineyards. A selection of 286 V. berlandieri genotypes were chosen from a field-grown population of plants obtained from seedlings at Hochschule Geisenheim University, Germany. The samples were analysed regarding their genetic structure, which revealed two subpopulations and an association between the climatic conditions of the sampling areas and their genetic variability. While an isolation by distance has been highlighted, it was not possible to detect the variability in the genetic burden of the two subpopulations. This population was used for grafting of V. vinifera cv. Riesling (clone 24-209Gm), which was planted in pots and grown in the greenhouse fortwo consecutive years with no limiting conditions. A root phenotyping has been carried out after one year of growing, revealing a high variability at the phenotype and genetic level. The heritability was high for these traits which allowed to carry out a genome wide association study and to detect eleven genetic markers associated with root-related traits. Each year, the population was planted in a field experiment in order to observe the variability of conferred traits induced by the rootstock to the scion. A medium to high variability has been detected for the pruning weight and the δ13C as well as a medium to high heritability. A genome wide association study has allowed us to detect two significant markers for δ13C but no markers were highlighted for the pruning weight. Correlations between root-related and scion conferred traits have been found. A comparison of the phenotypical performance of the V. berlandieri genotypes to commercial rootstocks, i.e. SO4, 110R, Börner and 5BB, resulted in interesting insights for the selection of futuregenotypes for rootstock breeding. This association study is the first carried out in a natural population of a wild Vitis monospecies and highlights new opportunities for grapevine rootstocks breeding. N2 - Der Klimawandel erfordert die Anpassung von landwirtschaftlichen Produktionssystemen an die sich ändernden Umgebungsbedingungen. Strategien zur Anpassung können verbesserte Anbaumethoden oder die Auswahl des Pflanzmaterials sein. Bei veredelten Pflanzen, wie der Rebe, lassen sich verschiedene Edelreis × Unterlagen-Kombinationen auswählen. Das Wurzelsystem der Pflanze ist verantwortlich für die Verbindung mit dem Boden, der Wasser- und Nährstoffaufnahme. Die Wahl der Unterlage ist ein wichtiges Anpassungsinstrument, mit dem sich viele physiologische Prozesse steuern lassen. Die im Weinbau am häufigsten verwendeten Unterlagsreben sind Hybriden zwischen amerikanischen Vitis-Arten (V. berlandieri, V. riparia und V. rupestris) und in seltenen Fällen auch V. vinifera. Trotz neuerer Erkenntnisse, die eine große genetische Vielfalt dieser genetischen Ressourcen offenbaren, sind die Unterlagsreben nach wie vor nur wenig erforscht. Dies gilt vor allem für die genetische Ebene. Aus einer Sammlung von Sämlingen von wilden V. berlandieri-Populationen der Hochschule Geisenheim in Deutschland, wurden 286 Individuen ausgewählt und genotypisiert. Bei zwei Subpopulationen wurde ein Zusammenhang zwischen den klimatischen Bedingungen der Probenahmegebiete und der genetischen Variabilität festgestellt. Die räumliche Distanz konnte als ein Unterscheidungskriterium herausgestellt werden, jedoch konnte keine Variabilität in der genetischen Last der beiden Subpopulationen erkannt werden. Die Wildreben wurden mit V. vinifera cv Riesling (Klon 24-209) veredelt und in zwei aufeinanderfolgenden Jahren als Topfreben im Gewächshaus kultiviert. Nach einem Jahr wurden eine Wurzelphänotypisierung durchgeführt. Es konnte eine hohe Variabilität auf phänotypischer und genetischer Ebene festgestellt werden. Die Heritabilität war bei den untersuchten Merkmalen hoch, so dass mittels einer genomweiten Assoziationsstudie elf genetische Marker ermittelt wurden, die mit wurzelbezogenen Merkmalen verbunden werden konnten. Eine im Freiland gepflanzte Population wurde ebenfalls phänotypisiert und eine mittlere bis hohe Variabilität für das Schnittholzgewicht und δ13C-Werten sowie eine mittlere bis hohe Heritabilität festgestellt. Eine genomweite Assoziationsstudie ermöglichte die Entdeckung von zwei signifikanten Markern für δ13C, aber es wurden keine Marker für das Schnittholzgewicht identifiziert. Es wurden Korrelationen zwischen wurzelverwandten und vom Edelreis übertragenden Merkmalen festgestellt. Darüber hinaus ermöglichte ein Vergleich von kommerziellen Unterlagen (SO4, 110R, Börner und 5BB) mit der V. berlandieri-Population hinsichtlich der phänotypischen Leistungen der V. berlandieri-Genotypen die interessantesten Genotypen für zukünftige Unterlagskreuzungen hinsichtlich der untersuchten Parameter und Zielsetzungen herauszuarbeiten. Die vorliegende Assoziationsstudie ist die erste, die an einer natürlichen Population einer einzelnen Vitis-Wildspezies durchgeführt wurde und zeigt neue Möglichkeiten für die Züchtung von Unterlagsreben auf. KW - Population genetics KW - Genome-wide association KW - Root system architecture KW - Water use efficiency KW - Genotyping by sequencing Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-676 N1 - Diese Dissertation wurde in einem ordnungsgemäßen Promotionsverfahren entsprechend den Bestimmungen des Kooperationsvertrages “CONTRAT DE COTUTELLE DE THÈSE INDIVIDUELLE“ zwischen der Université Bordeaux und der Hochschule Geisenheim University erstellt. VL - 2023 SP - 3 EP - 249 PB - Hochschule Geisenheim ET - 1. Auflage ER - TY - THES A1 - Kahn, Cécile T1 - Study of the impact of atmospheric CO2 level on grapevine leaf physiology, berry maturation and composition at harvest, using a FACE (Free Air Carbon dioxide Enrichment) system N2 - Climate change cannot currently be ignored and impacts all fields of agriculture. IPCC reports forecast an increase of up to 700 ppm of atmospheric carbon dioxide concentration at the end of the 21st century. Parameters such as elevated global temperature, reduced precipitations in certain areas of the world and increase of atmospheric carbon dioxide concentration are modifying plants’ environment. Grapevine, which is a crop of economic and cultural importance, is very sensitive to climate modifications. The effects of temperature or water stress on grapevine has been widely investigated, and elevated carbon dioxide has been mainly studied in enclosed systems such as greenhouses. However, the impact of increased concentration of carbon dioxide on plants in open-field experiments remains scarcely studied because of the technical challenge that it represents. In this context, the aim of this PhD work was to investigate the impact of elevated carbon dioxide concentration using the set-up VineyardFACE located at Geisenheim University. This open field set-up enables to apply a moderate and gradual increase (+20%) of ambient carbon dioxide concentration on two grapevine cultivars, Riesling, and Cabernet Sauvignon. While knowing the impact of elevated carbon dioxide treatment on leaf physiology and vegetative growth from previous studies (Wohlfahrt et al., 2018), as well as on berry composition during the early years of fumigation, the goal of this study was to determine the effects of elevated carbon dioxide treatment on agronomical traits, primary metabolites (sugars, organic acids, amino acids) and secondary metabolites (anthocyanins, terpenes) on vines undergoing six years of fumigation, as well as monitoring berry development and following berry ripening for successive seasons. Intermediates from central metabolism were also studied for two years (2020 and 2021), and terpene analysis was realized on Riesling must 2021. Our results showed that although photosynthesis was still enhanced, little effects were found of elevated carbon dioxide treatment on primary metabolites as well as on berry ripening rates, for successive seasons for both Riesling and Cabernet Sauvignon. However, a trend of reduced total anthocyanins concentration in Cabernet Sauvignon was demonstrated by elevated carbon dioxide treatment mainly in 2020, while anthocyanins composition remained fairly similar. Terpenes (both bound and free) composition in Riesling in 2021 was not impacted by elevated carbon dioxide treatment. N2 - Die Klimaveränderung und Klimakrisen können heutzutage nicht geleugnet werden und machen sich im Anbau fast aller landwirtschaftlicher Kulturen bemerkbar. Die Erhörung der globalen Temperatur, die Änderung in der Niederschlagverteilung und häufigkeit und die Steigerung des Kohlendioxides sind Faktoren, die die Umwelt und Interaktion der Kulturpflanzen modifizieren. Reben zählen zu der ökonomisch und kulturell bedeutsamen Kulturen, die sensibel auf Klimaänderungen reagieren. Die Wirkung von erhöhtem atmosphärischem Kohlendioxid ist bisher wenig untersucht, da diese Versuche große technische Herausforderung darstellen. In diesem Kontext wurde im Rahmen dieser Arbeit die Wirkung von atmosphärischem Kohlendioxid in einem Freilandversuch, dem VineyardFACE der Hochschule Geisenheim Universität untersucht. Die Wirkung einer “erhöhten CO2“ Konzentration auf die Physiologie und das vegetative Wachstum wurde in vorausgegangen Arbeiten bereits beobachtet and beschrieben (Wohlfahrt et al., 2018). Das Ziel der eigenen Arbeit war es die Wirkung erhöhter CO2 Konzentration auf primäre Metabolite (Zucker, Karbonsäuren, Aminosäure) und auch der sekundären Metabolite (Anthocyanine, Terpenes ) in Beeren zu untersuchen. Die Reben können sich von Versuchsbeginn diesen Bedingungen über einen Zeitraum von sieben Jahren akklimatisieren. Außerdem wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit agronomische Daten zur Phänologie sowie die Reifedynamik erfasst. Die Auswertung der Ergebnisse zeigte keinen Einfluss der erhörter CO2 Behandlung bei den primären Metaboliten sowie auf die Reifedynamik, weder bei der Rebsorten Riesling noch bei Cabernet Sauvignon. Beim Gehalt der Gesamt-Anthocyanine konnte bei der Rebsorte Cabernet Sauvignon für das Jahr 2020 eine Abnahme festgestellt werden, die sich jedoch nicht im Verteilungsmuster der anderen Derivate der Anthocyane zeigte. Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-724 N1 - Diese Dissertation wurde in einem ordnungsgemäßen Promotionsverfahren entsprechend den Bestimmungen des Kooperationsvertrages “CONTRAT DE COTUTELLE DE THÈSE INDIVIDUELLE“ zwischen der Université Bordeaux und der Hochschule Geisenheim University erstellt. VL - 2023 PB - Gesellschaft zur Förderung der Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER -