Genetische Adaption an lokale, ökologische Anbaubedingungen: Vergleich zwischen ‚bester’ reiner Linie und genetisch breiter Population am Beispiel Sommer- und Winterackerbohne

Die Fababohne (Vicia faba L.) ist als Körnerleguminose eine ‘low input’-Frucht, die gut zur ökologischen Landwirtschaft passt und die dem ökologischen Anbausystem eine Reihe von Vorteilen gibt (z.B. ‚break crop’, positive N-Bilanz, Unkraut-Unterdrückung). Der Einsatz von Chemikalien in der konventionellen Landwirtschaft mildert dort teilweise die Auswirkungen von Umweltschwankungen auf die Feldfrucht. In der ökologischen Landwirtschaft ist es sehr wichtig, genetische Variation zu nutzen als Mittel, um mit den agro-ökologischen und umweltbedingten Schwankungen umzugehen, um das Risiko eines Anbau-Misserfolges zu vermindern. Deswegen benötigt die ökologische Landwirtschaft Sorten, die besonders an die ökologischen Bedingungen angepasst sind. Die hauptsächlichen Ziele dieser Studie waren: (1) lokal angepasste Ackerbohnen-Sorten für einige ökologische Bauernhöfe in Deutschland zu entwickeln, und dazu den partizipativen Ansatz zu wählen, (2) eine lokale mit der üblichen, überregionalen Pflanzenzüchtung zu vergleichen, und Inzuchtlinien mit synthetischen Sorten als Sortentyp für die ökologische Landwirtschaft zu vergleichen, (3) die Wirkung von Heterogenität des Inzuchtstatus und der Wuchshöhe auf die Konkurrenz zwischen Fababohnen-Genotypen abzuschätzen und schließlich (4) die Konkurrenzkraft zwischen Unkraut und Ackerbohnen-Genotypen zu prüfen, wenn die Bohnen sich in ihrer Heterozygotie, Heterogenität und Wuchshöhe kontrastierend unterscheiden. Für das erste Ziel wurden 49 Sommerbohnen-Genotypen und 56 Winterbohnen-Genotypen mit unterschiedlicher genotypischer Struktur (hoch und niedrig heterozygot bzw. heterogen) in Feldversuchen über vier ökologische Standorte und einen konventionellen Standort in Deutschland über die Jahre 2004, 2005 und 2006 geprüft. Das Material umfasste sowohl bei Winterbohnen als auch bei Sommerbohnen 18 Inzuchtlinien, ihre 18 Polycross-Nachkommenschaften, Polycross-Nachkommenschafts-Mischungen, Inzuchtlinien-Mischungen, eine F1-Hybriden-Mischung (Sommerbohnen) und Kontroll-Genotypen. Der Ertrag von synthetischen Sorten wurde aus dem Ertrag von Inzuchtlinien und ihren Polycross-Nachkommenschaften vorhergesagt. Für das zweite Ziel wurden die Resultate der genotypischen Leistung von Inzuchtlinien und Polycross-Nachkommenschaften von Sommerbohnen-Genotypen über diese fünf Orte und diese drei Jahre betrachtet. Für das dritte Ziel wurde ein Experiment über drei Jahre (2004, 2005, 2006) an einem Ort durchgeführt, wo geprüft wurden: eine hochwüchsige Hybride, eine hochwüchsige Hybriden-Mischung, eine kurze Hybriden-Mischen, eine hoch- und eine kurzwüchsige Inzuchtlinie, dieses in allen möglichen Zwei-Komponenten-Kombinationen des Typs „Linie plus Hybride“ und „Linie plus Linie“. Für jede Kombination wurde eine Serie von fünf Mischungs-Anteilen der je zwei Komponenten aufgestellt. Effekte aufgrund von Konkurrenz zwischen den Komponenten wurden auf der Ebene der Parzellen und auf der Ebene der einzelnen Komponenten erfasst. Was das vierte Ziel betrifft, so wurde ein Satz von 24 Genotypen, der aus verschiedenen genotypischen Strukturen zusammengesetzt wurde (acht Inzuchtlinien, acht Polycross-Nachkommenschaften, zwei Inzuchtlinien-Mischungen, zwei F1-Hybriden-Mischungen, vier Kontroll-Genotypen) unter zwei Behandlungen geprüft: mit Unkraut und ohne Unkraut. Die Konkurrenzkraft dieser Fababohnen-Genotypen gegenüber dem Unkraut wurden mit dem Modell-Unkraut Camelina sativa in zwei Orten in den Jahren 2005 und 2006 geprüft. Die Resultate dieser Versuche zeigten, dass die Kriterien der Landwirte bei der züchterischen Auslese stark durch die biotischen und abiotischen Bedingungen beeinflusst war, denen die Ackerfrucht an dem jeweiligen Ort ausgesetzt war. Der Ertrag bildete für alle Partner ein wichtiges Merkmal für die Einschätzung der Genotypen. Unerwarteterweise wurden anscheinend eher homogene Genotypen als heterogene Genotypen von den Landwirten wertgeschätzt. Aufgrund der großen Genotyp x Orts-Interaktionen der ökologischen Anbauorte versprach eine lokale Züchtung höhere Selektionsgewinne und wäre offensichtlich effizienter als die überregionale Züchtung. Trotz der großen Varianz zwischen Inzuchtlinien, die einer lokalen Züchtung zur Verfügung steht und die einen hohen Auslesegewinn erlaubt, waren die Synthetiks mit dem höchsten Ertrag in beiden Züchtungsstrategien aufgrund ihrer partiell genutzten Heterosis den Linien mit dem höchsten Ertrag überlegen. Durch ihre Heterogenität und Heterozygotie haben synthetische Sorten den Vorteil, an einem gegebenen Anbauort über die Jahre stabiler und auch anpassungsfähig zu sein. Außerdem zeigte sich klar, dass Heterogenität für den Inzuchtstatut, eine Eigentümlichkeit von Fababohnen-Synthetiks, ein Vorteil ist und zu einer Erhöhung der Ertragsleistung führt. Heterogenität der Wuchshöhe im Fall von Inzuchtlinien wurde nicht als Vorteil für die Ertragsleistung gefunden. Mit der Heterozygotie der Genotypen stieg die Konkurrenzkraft gegenüber Unkräutern, was durch die Hybriden-Mischungen gezeigt wurde, die die höchste Konkurrenzkraft hatten, wohingegen Inzuchtlinien am konkurrenzschwächsten waren. Es wurde innerhalb einer genotypischen Struktur (z.B. innerhalb der Gruppe der Inzuchtlinien) keine Korrelation zwischen der Ertragsleistung von Genotypen und ihrer Konkurrenz-Reaktion gefunden. Die Konkurrenzkraft gegen Unkräuter wurde durch frühe Blüte, hohen Wuchs und hohe Heterozygotie verbessert, obwohl einige Inzuchtlinien gefunden wurden, die gegen den Unkrautstress ebenso konkurrenzkräftig waren wie die teilweise heterozygoten und heterogenen Polycross-Nachkommenschaften und Kontroll-Genotypen. Dennoch, über all die verschiedenen Aspekte dieser Studie erschien generell Heterozygotie und Heterogenität als notwendiges Charakteristikum einer Sorte, um zu den Bedingungen und Auflagen der ökologischen Landwirtschaft zu passen. Somit scheint die synthetische Sorte der angemessene Sortentyp zu sein, der den Erfordernissen der ökologischen Landwirtschaft entspricht

Increased Circulating Soluble Cd14 Is Associated With High Mortality In Gram-Negative Septic Shock

The soluble glycoprotein sCD14 binds lipopolysaccharide, a complex that activates endothelial cells and that may be crucial in gram-negative sepsis, Therefore, serum sCD14 was analyzed in 54 patients with gram-negative septic shock and in 26 healthy controls, sCD14 was tested by ELISA and Western blotting, Patients had higher sCD14 concentrations than controls (median, 3.23 vs. 2.48 µg/mL, P = .002). Increased levels were associated with high mortality (median, 4.2 µg/mL in nonsurvivors vs. 2.8 µg/mL in survivors, P = .001). sCD14 was found in two isoforms (49 and 55 kDa) in monocyte cultures. In sera only one of either form was detectable. Controls had the 49-kDa form, and patients had either the 49- or 55-kDa form, but patients with high levels of sCD14 had only the 55-kDa form. Twenty-one (53%) of 39 with the 55-kDa form and 8 (57%) of 14 with the 49-kDa form died. Thus, the level of sCD14 but not its biochemical form had a prognostic value in patients with gram-negative septic shoc

Functional lesional neurosurgery for tremor: back to the future?

For nearly a century, functional neurosurgery has been applied in the treatment of tremor. While deep brain stimulation has been in the focus of academic interest in recent years, the establishment of incisionless technology, such as MRI-guided high-intensity focused ultrasound, has again stirred interest in lesional approaches.In this article, we will discuss the historical development of surgical technique and targets, as well as the technological state-of-the-art of conventional and incisionless interventions for tremor due to Parkinson's disease, essential and dystonic tremor and tremor related to multiple sclerosis (MS) and midbrain lesions. We will also summarise technique-inherent advantages of each technology and compare their lesion characteristics. From this, we identify gaps in the current literature and derive future directions for functional lesional neurosurgery, in particularly potential trial designs, alternative targets and the unsolved problem of bilateral lesional treatment. The results of a systematic review and meta-analysis of the consistency, efficacy and side effect rate of lesional treatments for tremor are presented separately alongside this article

The spectrum of high-energy cosmic rays measured with KASCADE-Grande

The energy spectrum of cosmic rays between 10**16 eV and 10**18 eV, derived from measurements of the shower size (total number of charged particles) and the total muon number of extensive air showers by the KASCADE-Grande experiment, is described. The resulting all-particle energy spectrum exhibits strong hints for a hardening of the spectrum at approximately 2x10**16 eV and a significant steepening at c. 8x10**16 eV. These observations challenge the view that the spectrum is a single power law between knee and ankle. Possible scenarios generating such features are discussed in terms of astrophysical processes that may explain the transition region from galactic to extragalactic origin of cosmic rays.Comment: accepted by Astroparticle Physics June 201

Bio-nanotechnology application in wastewater treatment

The nanoparticles have received high interest in the field of medicine and water purification, however, the nanomaterials produced by chemical and physical methods are considered hazardous, expensive, and leave behind harmful substances to the environment. This chapter aimed to focus on green-synthesized nanoparticles and their medical applications. Moreover, the chapter highlighted the applicability of the metallic nanoparticles (MNPs) in the inactivation of microbial cells due to their high surface and small particle size. Modifying nanomaterials produced by green-methods is safe, inexpensive, and easy. Therefore, the control and modification of nanoparticles and their properties were also discussed

The need to implement the landscape of fear within rodent pest management strategies

Current reactive pest management methods have serious drawbacks such as the heavy reliance on chemicals, emerging genetic rodenticide resistance, and high secondary exposure risks. Rodent control needs to be based on pest-species ecology and ethology to facilitate development of ecologically-based rodent management (EBRM). An important aspect of EBRM is a strong understanding of rodent pest species ecology, behaviour, and spatiotemporal factors. Gaining insight in the behaviour of pest-species is a key aspect of EBRM. The landscape of fear is a mapping of the spatial variation in the foraging cost arising from the risk of predation and reflects levels of fear a prey species perceives at different locations within its home range. In practice, the landscape of fear (LOF) is a mapping of habitat use as a result of perceived fear, which shows where bait or traps are most likely to be encountered and used by rodents. Several studies link perceived predation risk of foraging animals with quitting-harvest rates or giving-up densities (GUDs). GUDs have been used to reflect foraging behaviour strategies of predator avoidance, but to our knowledge very few papers have directly used GUDs in relation to pest management strategies. An opportunity for rodent control strategies lies in the integration of the LOF of rodents in EBRM methodologies. Rodent management could be more efficient and effective by concentrating on those areas where rodents perceive the least levels of predation risk

First Experimental Characterization of Microwave Emission from Cosmic Ray Air Showers

We report the first direct measurement of the overall characteristics of microwave radio emission from extensive air showers. Using a trigger provided by the KASCADE-Grande air shower array, the signals of the microwave antennas of the CROME (Cosmic-Ray Observation via Microwave Emission) experiment have been read out and searched for signatures of radio emission by high-energy air showers in the GHz frequency range. Microwave signals have been detected for more than 30 showers with energies above 3*10^16 eV. The observations presented in this Letter are consistent with a mainly forward-directed and polarised emission process in the GHz frequency range. The measurements show that microwave radiation offers a new means of studying air showers at energies above 10^17 eV.Comment: Accepted for publication in PR

A Search for Selectrons and Squarks at HERA

Data from electron-proton collisions at a center-of-mass energy of 300 GeV are used for a search for selectrons and squarks within the framework of the minimal supersymmetric model. The decays of selectrons and squarks into the lightest supersymmetric particle lead to final states with an electron and hadrons accompanied by large missing energy and transverse momentum. No signal is found and new bounds on the existence of these particles are derived. At 95% confidence level the excluded region extends to 65 GeV for selectron and squark masses, and to 40 GeV for the mass of the lightest supersymmetric particle.Comment: 13 pages, latex, 6 Figure

Highlights from the Pierre Auger Observatory

The Pierre Auger Observatory is the world's largest cosmic ray observatory. Our current exposure reaches nearly 40,000 km$^2$ str and provides us with an unprecedented quality data set. The performance and stability of the detectors and their enhancements are described. Data analyses have led to a number of major breakthroughs. Among these we discuss the energy spectrum and the searches for large-scale anisotropies. We present analyses of our X$_{max}$ data and show how it can be interpreted in terms of mass composition. We also describe some new analyses that extract mass sensitive parameters from the 100% duty cycle SD data. A coherent interpretation of all these recent results opens new directions. The consequences regarding the cosmic ray composition and the properties of UHECR sources are briefly discussed.Comment: 9 pages, 12 figures, talk given at the 33rd International Cosmic Ray Conference, Rio de Janeiro 201