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Zur Ektoparasitenfauna der Fledermäuse in Sachsen Anhalt : Ectoparasites of bats in Saxony-Anhalt
(2011)
During the summer 2010 several mist nettings for the monitoring of bat species were performed in Saxony-Anhalt. Captured individuals were tested for ectoparasitic infestation. The aim was to update the fauna of ectoparasites of this state and to collect data on the distribution of individual species. Regarding this, results of previous surveys are summarised. In the present study nine out of thirteen bat species were found to be infested with a total of one flea species, one species of bat flies and eight species of mites. The infestation with fleas was below the expectations. Six spinturnicid mite species out of those occurring in Germany could be ascertained for Saxony-Anhalt. These are Spinturnix acuminatus (Koch, 1836), S. andegavinus (Kolenati, 1857), S. helvetiae Deunff, Keller & Aellen, 1986, S. mystacinus (Kolenati, 1857), S. plecotinus (Koch, 1839) and S. puncata (Sundevall, 1833). Details about the infestation with parasites (abundances) of the respective bat species are presented. Further information on the biology of spinturnicid mites are given and infestation characteristics are compared with those of other surveys. Keywords: ectoparasites, bats, Chiroptera, gamasine mite, Acari, Spinturnix, Ischnopsyllidae, Nycteribiidae, Saxony-Anhalt, Germany
Bei einer aktuellen Studie am Iberg in Bad Grund konnten im September 2010 acht Fledermausarten parasitologisch untersucht werden. Die Faenge ergaben Nachweise von 11 Ektoparasitenarten (Fledermausfliegen, Floehe, Flughaut- und Ohrmilben), wobei einige davon Erstfunde fuer Niedersachsen sind. Aus den Fundangaben wurden Parasitenspektren fuer die einzelnen Wirtsarten erstellt und durch weitere unveroeffentlichte Meldungen ergaenzt. Fuer den Vergleich von Ektoparasitenspektren verschiedener Wirtsarten erfolgte die Einfuehrung einer Formel, die die Berechnung einer allgemeinen "Parasitenlast" ermoeglicht. Die Betrachtung der Verteilung von Ektoparasiten auf Individuen zeigte eine starke Trennung verschiedener Parasitengruppen, ein synchrones Vorkommen wurde nur selten registriert. Moeglicherweise ist die Konkurrenz zwischen Ektoparasitenarten ein bisher unterschaetzter determinierender Faktor fuer die Praesenz auf einem Wirt.
Die in Deutschland gegenwärtig durch Nährstoffeinträge und ausbleibenden Nährstoffentzug stark im Rückgang begriffenen Flechten-Kiefernwälder werden als Biotoptyp wie auch als Lebensraumtyp "Mitteleuropäische Flechten-Kiefernwälder" (Code 91T0) diskutiert. Die bisherige, sehr uneinheitliche Differenzierung von Flechten-Kiefernwäldern auf der Ebene von Biotoptypen wird dargestellt. Auf der Grundlage neuerer vegetationskundlicher übersichten werden Vorschläge für eine einheitliche Abgrenzung des Biotoptyps "Flechten-Kiefernwald" und des Lebensraumtyps 91T0 unterbreitet. Im niedersächsischen Naturwaldreservat "Kaarßer Sandberge" (Niedersachsen) wurde die Anwendung des Konzeptes erfolgreich erprobt. Nicht nur hier, sondern auch deutschlandweit wird der Rückgang der Erdflechten in den Kieferwäldern zugunsten von Drahtschmiele und/ oder pleurokarpen Moosen deutlich. Nach der derzeitigen Definition des Lebensraumtyps 91T0 besteht auf der Grundlage der FFH-Richtlinie nicht für alle Flechten-Kiefernwälder eine Chance der Verbesserung. Der Ausschluss von außerhalb des natürlichen Verbreitungsgebietes der Wald-Kiefer gelegenen sowie von durch Aufforstung angepflanzten Beständen bringt Probleme mit sich, die diskutiert werden. Für den Erhalt und die Wiederherstellung der größtenteils nutzungsbedingt entstandenen Flechten-Kiefernwälder sind praktikable Pflegemaßnahmen notwendig, die im Rahmen von Streunutzungsversuchen erprobt werden müssen.
Zooplankton carcasses are ubiquitous in marine and freshwater systems, implicating the importance of non-predatory mortality, but both are often overlooked in ecological studies compared with predatory mortality. The development of several microscopic methods allows the distinction between live and dead zooplankton in field samples, and the reported percentages of dead zooplankton average 11.6 (minimum) to 59.8 (maximum) in marine environments, and 7.4 (minimum) to 47.6 (maximum) in fresh and inland waters. Common causes of non-predatory mortality among zooplankton include senescence, temperature change, physical and chemical stresses, parasitism and food-related factors. Carcasses resulting from non-predatory mortality may undergo decomposition leading to an increase in microbial production and a shift in microbial composition in the water column. Alternatively, sinking carcasses may contribute significantly to vertical carbon flux especially outside the phytoplankton growth seasons, and become a food source for the benthos. Global climate change is already altering freshwater ecosystems on multiple levels, and likely will have significant positive or negative effects on zooplankton non-predatory mortality. Better spatial and temporal studies of zooplankton carcasses and non-predatory mortality rates will improve our understanding of this important but under-appreciated topic.
In times of ongoing biodiversity loss, understanding how communities are structured and what mechanisms and local adaptations underlie the patterns we observe in nature is crucial for predicting how future ecological and anthropogenic changes might affect local and regional biodiversity. Aquatic zooplankton are a group of primary consumers that represent a critical link in the food chain, providing nutrients for the entire food web. Thus, understanding the adaptability and structure of zooplankton communities is essential. In this work, the genetic basis for the different temperature adaptations of two seasonally shifted (i.e., temperature-dependent) occurring freshwater rotifers of a formerly cryptic species complex (Brachionus calyciflorus) was investigated to understand the overall genetic diversity and evolutionary scenario for putative adaptations to different temperature regimes. Furthermore, this work aimed to clarify to what extent the different temperature adaptations may represent a niche partitioning process thus enabling co-existence. The findings were then embedded in a metacommunity context to understand how zooplankton communities assemble in a kettle hole metacommunity located in the northeastern German "Uckermark" and which underlying processes contribute to the biodiversity patterns we observe. Using a combined approach of newly generated mitochondrial resources (genomes/cds) and the analysis of a candidate gene (Heat Shock Protein 40kDa) for temperature adaptation, I showed that the global representatives of B. calyciflorus s.s.. are genetically more similar than B. fernandoi (average pairwise nucleotide diversity: 0.079 intraspecific vs. 0.257 interspecific) indicating that both species carry different standing genetic variation. In addition to differential expression in the thermotolerant B. calyciflorus s.s. and thermosensitive B. fernandoi, the HSP 40kDa also showed structural variation with eleven fixed and six positively selected sites, some of which are located in functional areas of the protein. The estimated divergence time of ~ 25-29 Myr combined with the fixed sites and a prevalence of ancestral amino acids in B. calyciflorus s.s. indicate that B. calyciflorus s.s. remained in the ancestral niche, while B. fernandoi partitioned into a new niche. The comparison of mitochondrial and nuclear markers (HPS 40kDa, ITS1, COI) revealed a hybridisation event between the two species. However, as hybridisation between the two species is rare, it can be concluded that the temporally isolated niches (i.e., seasonal-shifted occurrence) they inhabit based on their different temperature preferences most likely represent a pre-zygotic isolation mechanism that allows sympatric occurrence while maintaining species boundaries. To determine the processes underlying zooplankton community assembly, a zooplankton metacommunity comprising 24 kettle holes was sampled over a two-year period. Active (i.e., water samples) and dormant communities (i.e., dormant eggs hatched from sediment) were identified using a two-fragment DNA metabarcoding approach (COI and 18S). Species richness and diversity as well as community composition were analysed considering spatial, temporal and environmental parameters. The analysis revealed that environmental filtering based on parameters such as pH, size and location of the habitat patch (i.e., kettle hole) and surrounding field crops largely determined zooplankton community composition (explained variance: Bray-Curtis dissimilarities: 10.5%; Jaccard dissimilarities: 12.9%), indicating that adaptation to a particular habitat is a key feature of zooplankton species in this system. While the spatial configuration of the kettle holes played a minor role (explained variance: Bray-Curtis dissimilarities: 2.8% and Jaccard dissimilarities: 5.5%), the individual kettle hole sites had a significant influence on the community composition. This suggests monopolisation/priority effects (i.e., dormant communities) of certain species in individual kettle holes. As environmental filtering is the dominating process structuring zooplankton communities, this system could be significantly influenced by future land-use change, pollution and climate change.
Precipitation and land use in terms of livestock grazing have been identified as two of the most important drivers structuring the vegetation composition of semi-arid and arid savannas. Savanna research on the impact of these drivers has widely applied the so-called plant functional type (PFT) approach, grouping the vegetation into two or three broad types (here called meta-PFTs): woody plants and grasses, which are sometimes divided into perennial and annual grasses. However, little is known about the response of functional traits within these coarse types towards water availability or livestock grazing. In this study, we extended an existing eco-hydrological savanna vegetation model to capture trait diversity within the three broad meta-PFTs to assess the effects of both grazing and mean annual precipitation (MAP) on trait composition along a gradient of both drivers. Our results show a complex pattern of trait responses to grazing and aridity. The response differs for the three meta-PFTs. From our findings, we derive that trait responses to grazing and aridity for perennial grasses are similar, as suggested by the convergence model for grazing and aridity. However, we also see that this only holds for simulations below a MAP of 500 mm. This combined with the finding that trait response differs between the three meta-PFTs leads to the conclusion that there is no single, universal trait or set of traits determining the response to grazing and aridity. We finally discuss how simulation models including trait variability within meta-PFTs are necessary to understand ecosystem responses to environmental drivers, both locally and globally and how this perspective will help to extend conceptual frameworks of other ecosystems to savanna research.
In dieser Arbeit wurden die Möglichkeiten und Grenzen für Zirkulardichroismus-Messungen mit Synchrotronstrahlung untersucht. Dazu wurde ein Messaufbau für Zirkulardichroismus-Messungen an zwei Strahlrohren am Berliner Elektronenspeicherring für Synchrotronstrahlung eingesetzt, die für Messungen im Bereich des ultravioletten Lichts geeignet sind. Eigenschaften der Strahlrohre und des Messaufbau wurden in einigen wichtigen Punkten mit kommerziellen Zirkulardichroismus-Spektrometern verglichen. Der Schwerpunkt lag auf der Ausdehnung des zugänglichen Wellenlängenbereichs unterhalb von 180 nm zur Untersuchung des Zirkulardichroismus von Proteinen in diesem Bereich. In diesem Bereich ist es nicht nur die Lichtquelle sondern vor allem die Absorption des Lichts durch Wasser, die den Messbereich bei der Messung biologischer Proben in wässriger Lösung einschränkt. Es wurden Bedingungen gefunden, unter denen der Messbereich auf etwa 160 nm, in einigen Fällen bis auf 130 nm ausgedehnt werden konnte. Dazu musste die Pfadlänge deutlich reduziert werden und verschieden Probenküvetten wurden getestet. Der Einfluss der dabei auftretenden Spannungsdoppelbrechung in den Probenküvetten auf das Messsignal konnte mit einem alternativen Messaufbau deutlich reduziert werden. Systematische Fehler im Messsignal und auftretende Strahlenschäden begrenzen jedoch die Zuverlässigkeit der gemessenen Spektren. Bei Proteinfilmen schränkt die Absorption von Wasser den Messbereich kaum ein. Es wurden jedoch meist deutliche Unterschiede zwischen den Spektren von Proteinfilmen und den Spektren von Proteinen in wässriger Lösung festgestellt. Solange diese Unterschiede nicht minimiert werden können, stellen Proteinfilme keine praktikable Alternative zu Messungen in wässriger Lösung dar.
Im ersten Teil der Arbeit wurden Strategien zur Analyse von Transkripten erarbeitet. Die ersten Versuche zielten darauf ab, in mit Glaskapillaren genommenen Einzelzellproben verschiedener Gewebeschichten RT-PCR durchzuführen, um spezifische Transkripte nachweisen zu können. Dies gelang für eine Reihe von Genen aus verschiedenen Pflanzenspezies. Dabei konnten sowohl Transkripte stark wie auch schwach exprimierter Gene nachgewiesen werden. Für die Erstellung von Gewebe-spezifischen Expressionsprofilen war es notwendig, die in vereinigten Zellproben enthaltene mRNA zunächst zu amplifizieren, um eine ausreichende Menge für Arrayhybridisierungen zu erhalten. Vor der Vermehrung wurde die mRNA revers transkribiert. Es wurden daran anschließend verschiedene Amplifikationsstrategien getestet: Die neben Tailing, Adapterligation und anderen PCR-basierenden Protokollen getestete Arbitrary-PCR hat sich in dieser Arbeit als einfache und einzige Methode herausgestellt, die mit so geringen cDNA-Mengen reproduzierbar arbeitet. Durch Gewebe-spezifische Array-hybridisierungen mit der so amplifizierten RNA konnten schon bekannte Expressionsmuster verschiedener Gene, vornehmlich solcher, die an der Photosynthese beteiligt sind, beobachtet werden. Es wurden aber auch eine ganze Reihe neuer offensichtlich Gewebe-spezifisch exprimierter Gene gefunden. Exemplarisch für die differentiell exprimierten Gene konnte das durch Arrayhybridisierungen gefundene Expressionsmuster der kleinen Untereinheit von Rubisco verifiziert werden. Hierzu wurden Methoden zum Gewebe-spezifischen Northernblot sowie semiquantitativer und Echtzeit-Einzelzell-RT-PCR entwickelt. Im zweiten Teil der Arbeit wurden Methoden zur Analyse von Metaboliten einschließlich anorganischer Ionen verwendet. Es stellte sich heraus, daß die multiparallele Methode der Gaschromatographie-Massenspektrometrie keine geeignete Methode für die Analyse selbst vieler vereinigter Zellinhalte ist. Daher wurde auf Kapillarelektrophorese zurückgegriffen. Eine Methode, die mit sehr kleinen Probenvolumina auskommt, eine hohe Trennung erzielt und zudem extrem geringe Detektionslimits besitzt. Die Analyse von Kohlenhydraten und Anionen erfordert eine weitere Optimierung. Über UV-Detektion konnte die K+-Konzentration in verschiedenen Geweben von A. thaliana bestimmt werden. Sie lag in Epidermis und Mesophyll mit ca. 25 mM unterhalb der für andere Pflanzenspezies (Solanum tuberosum und Hordeum vulgare) publizierten Konzentration. Weiter konnte gezeigt werden, daß zwölf freie Aminosäuren mittels einer auf Kapillarelektrophorese basierenden Methode in vereinigten Zellproben von Cucurbita maxima identifiziert werden konnten. Die Übertragung der Methode auf A. thaliana-Proben muß jedoch weiter optimiert werden, da die Sensitivität selbst bei Laser induzierter Fluoreszenz-Detektion nicht ausreichte. Im dritten und letzten Teil der Arbeit wurde eine Methode entwickelt, die die Analyse bekannter wie unbekannter Proteine in Gewebe-spezifischen Proben ermöglicht. Hierzu wurde zur Probennahme mittels mechanischer Mikrodissektion eine alternative Methode zur Laser Capture Microdissection verwendet, um aus eingebetteten Gewebeschnitten distinkte Bereiche herauszuschneiden und somit homogenes Gewebe anzureichern. Aus diesem konnten die Proteine extrahiert und über Polyacrylamidgelelektrophorese separariert werden. Banden konnten ausgeschnitten, tryptisch verdaut und massenspektrometrisch die Primärsequenz der Peptidfragmente bestimmt werden. So konnten als Hauptproteine im Mesophyll die große Untereinheit von Rubisco sowie ein Chlorophyll bindendes Protein gefunden werden. Die in dieser Arbeit entwickelten und auf die Modellpflanze Arabidopsis thaliana angewandten Einzelzellanalysetechniken erlauben es in Zukunft, physiologische Prozesse besser sowohl räumlich als auch zeitlich aufzulösen. Dies wird zu einem detaillierteren Verständnis mannigfaltiger Vorgänge wie Zell-Zell-Kommunikation, Signalweiterleitung oder Pflanzen-Pathogen-Interaktionen führen.
Zelle, Einzeller, Vielzeller
(2000)
Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei humane Varianten des von Wang et al., 1999, erstmals beschriebenen muskelspezifischen Proteins Xin (Huhn und Maus) über Sequenzanalyse, Immunofluoreszenzmikroskopie, Transfektionsstudien und biochemischer Analyse näher charakterisiert. Die Proteine wurden mit human Xin related proteins 1 und 2 – hXirp1 und 2 –bezeichnet. Die Xin-Proteine enthielten bisher unbekannte, sowie spezifische, repetitive Motive, die aus jeweils mindestens 16 Aminosäuren bestanden. Ihre Aminosäuresequenz, mit einer Vielzahl weiterer putativer Motivsequenzen, verwies auf eine potentielle Funktion von hXirp als Adapterprotein in Muskelzellen. Das hier näher untersuchte hXirp1 lokalisierte an den Zell-Matrix-Verbindungen der Muskel-Sehnen-Übergangszone im Skelettmuskel, sowie an den Zell-Zell-Verbindungen der Glanzstreifen im Herzmuskel. Während der Muskelentwicklung zeigte hXirp1 eine sehr frühe Expression, zusammen mit einer prägnanten Lokalisation an den Prämyofibrillen und deren Verankerungsstrukturen, die auf eine Funktion des Proteins in der Myofibrillogenese deuten. Ektopische Expressionen von hXirp1 in einer Vielzahl von Nichtmuskel-Kulturzellen zeigten wiederum eine Lokalisation des Proteins an den Zell-Matrix-Kontakten dieser Zellen. Am Beispiel von hXirp1 und 2 wurde stellvertretend für die Familie der Xin-Proteine gezeigt, daß es sich bei den repetitiven Motiven um neuartige, F-Aktin bindende Sequenzmotive handelte. Die Xin-Proteine können somit als muskelspezifische, aktinbindende, potentielle Adapterproteine bezeichnet werden, denen eine strukturelle und funktionelle Beteiligung an der Verankerung der Myofibrillen im adulten Muskel, wie auch während der Myofibrillogenese zukommt.
Young Genes out of the Male: An Insight from Evolutionary Age Analysis of the Pollen Transcriptome
(2015)
The birth of new genes in genomes is an important evolutionary event. Several studies reveal that new genes in animals tend to be preferentially expressed in male reproductive tissues such as testis (Betran et al., 2002; Begun et al., 2007; Dubruille et al., 2012), and thus an "out of testis' hypothesis for the emergence of new genes has been proposed (Vinckenbosch et al., 2006; Kaessmann, 2010). However, such phenomena have not been examined in plant species. Here, by employing a phylostratigraphic method, we dated the origin of protein-coding genes in rice and Arabidopsis thaliana and observed a number of young genes in both species. These young genes tend to encode short extracellular proteins, which may be involved in rapid evolving processes, such as reproductive barriers, species specification, and antimicrobial processes. Further analysis of transcriptome age indexes across different tissues revealed that male reproductive cells express a phylogenetically younger transcriptome than other plant tissues. Compared with sporophytic tissues, the young transcriptomes of the male gametophyte displayed greater complexity and diversity, which included a higher ratio of anti-sense and inter-genic transcripts, reflecting a pervasive transcription state that facilitated the emergence of new genes. Here, we propose that pollen may act as an "innovation incubator' for the birth of de novo genes. With cases of male-biased expression of young genes reported in animals, the "new genes out of the male' model revealed a common evolutionary force that drives reproductive barriers, species specification, and the upgrading of defensive mechanisms against pathogens.
Integrated and concurrent cultures in rice fields are a promising approach to sustainable farming as the demand for aquacultural and agricultural products continues to grow while land and water resources become increasingly scarce. Prawn farming mainly takes place in coastal regions in improved extensive to semi-intensive aquacultures but a trend to shift the industry to inland regions has been noticed. This inland study in Northern Bangladesh used different input regimes such as fertilizer and additional feed to compare the performance of prawn and fish in flooded paddy fields in regard to water quality measurements. Maximal net yields and body weight gain with minimized negative impact on water quality were found when initial body weights of prawn were optimized. Regarding yield factors in reference to the reduction of costs due to the avoidance of expensive fertilizer/feed and effort, prawn performed better than integrated fish cultures considering a higher market value of prawn with net yields of up to 97 +/- 55 kg ha(-1) for unfed and 151 +/- 61 kg ha(-1) for fed treatments. Rice yields of up to 4.7 +/- 0.1 t ha(-1) for unfed and 4.4 +/- 0.1 t ha(-1) were achieved for fed treatments. The findings suggest that for small scale farmers, prawn cum rice cultures are an economically profitable and comparatively easily manageable alternative to rice cum fish cultures.