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Adverse environmental conditions are detrimental to plant growth and development. Acclimation to abiotic stress conditions involves activation of signaling pathways which often results in changes in gene expression via networks of transcription factors (TFs). Mediator is a highly conserved co-regulator complex and an essential component of the transcriptional machinery in eukaryotes. Some Mediator subunits have been implicated in stress-responsive signaling pathways; however, much remains unknown regarding the role of plant Mediator in abiotic stress responses. Here, we use RNA-seq to analyze the transcriptional response of Arabidopsis thaliana to heat, cold and salt stress conditions. We identify a set of common abiotic stress regulons and describe the sequential and combinatorial nature of TFs involved in their transcriptional regulation. Furthermore, we identify stress-specific roles for the Mediator subunits MED9, MED16, MED18 and CDK8, and putative TFs connecting them to different stress signaling pathways. Our data also indicate different modes of action for subunits or modules of Mediator at the same gene loci, including a co-repressor function for MED16 prior to stress. These results illuminate a poorly understood but important player in the transcriptional response of plants to abiotic stress and identify target genes and mechanisms as a prelude to further biochemical characterization.
Das vorliegende Buch vergleicht Strategien biologischer Systeme mit militärischen Strategien. Die zentrale Fragestellung ist dabei darauf gerichtet, ob es neben systemischen Gemeinsamkeiten auch gemeinsame oder ähnliche Strukturmuster und ähnliche Prozessabläufe beispielsweise sowohl im biologischen Abwehrmechanismus des Immunsystems und bei Insektenstaaten als auch bei Prozessen im Militär gibt. Vor diesem Hintergrund klaffen in der Theorie der Strategie, speziell in den Militärwissenschaften Lücken, denn der Systemansatz wird nicht konsequent beachtet, wie in diesem Buch mehrfach nachgewiesen ist. Von einem allgemeinen Verständnis der Strategie als bewusstem planerischem Vorgehen ist Abstand zu nehmen. Ausgehend von der Methode der Analogie und des Vergleichs wird im theoretischen Teil dieses Buches die Allgemeine Systemtheorie erläutert. Dabei werden der Begriff der Strategie ebenso wie die Begriffe Struktur und Prozess und Ansätze aus der Kriegsphilosophie von Clausewitz untersucht. Den Ausgangspunkt und schließlich auch wieder den Endpunkt der Überlegungen bilden neben dem notwendigen weiten Verständnis von Strategie, vor allem der Begriff der Organisation, ihrer Umwelt und der in diesem Zusammenhang bestehenden Wechselwirkung. Sowohl die Wechselwirkung von Umwelt und System als auch ihre Abhängigkeit durch strukturelle Kopplung werden beschrieben. Das Zusammenspiel und die daraus entstehende Komplexität der fünf Komponenten der Wahrnehmung, der Information und der Führung im Zusammenhang der Komponenten von Raum und Zeit in einem sozialen System lassen die klassische Ziel-Mittel-Zweck-Beziehung Clausewitz´scher Strategiedefinition verkürzt erscheinen. Anhand eines kurzen Rekurses der Methoden der Sozialen Netzwerkanalyse (SNA) wird der breite und tiefgehende Analyserahmen der Messung und Transparenzerreichung in Organisationen vorgestellt. Die SNA wird als Ausprägung der Netzwerk- und Graphentheorie, in die Allgemeine Systemtheorie integriert. Sie bildet eine zukunftsweisende Methode der Untersuchung von Netzwerken wie etwa dem Internet (Facebook, Xing etc.). Der aufgezeigte Theorierahmen bildet dabei zugleich eine Methode für den Systemvergleich und kann als Vorgehensmodell künftiger Strategieentwicklung genutzt werden. Der anschließende Systemvergleich wird mit mehreren Beispielen durchgeführt. Ausgehend von der Zelle als Grundeinheit werden Strukturen und Prozesse des Immunsystems mit solchen in militärischen Strukturen, weil sie im Lauf der Evolution enorme Leistungen in Reaktion, Anpassung und Optimierung vollbracht haben. Der Vergleich geht der Frage nach, ob in diesen Bereichen der Strategie und Organisation systemische Grundregeln existieren. Das Beispiel der Wechselwirkung zwischen Parasit und Wirt zeigt, dass jeder Fortschritt und Sieg angesichts der Systemeinbettung von Strategie nur relativ wirken kann. Die Analogie zwischen Viren und Bakterien sowie die Entwicklung des Begriffs der sozialen Mimikry führen zu einem erweiterten Verständnis der Strategie von Terroristen in sozialen Systemen. Verdeutlicht wird das Grundschema des Täuschens und Eindringens in Systeme sowie die Beeinflussung und Umsteuerung von Prozessen und Strukturen in einem System durch Kommunikation und Implementation von Codes. Am Beispiel des Immunsystems und der Bildung verschiedener Kommunikations- und Steuerungsmechanismen von Zellsystemen sowie Beispielen von Schwarmbildung und der Organisation sozialer Insekten werden eine Vielzahl heuristischer Hinweise für neue Ansätze für die Organisation von Streitkräften und ihrer Steuerung gefunden. Neben der Erarbeitung eines grundlegenden Strategiebegriffs anhand von Wahrnehmung und Selektion als Grundprozess der Erzeugung von Strategie wird eine differenzierte Betrachtung von Begriffen wie Redundanz und Robustheit sowie eine relativierende Sichtweise von Risiko, Gefahr und Schaden gewonnen. Der Vergleich mit dem Immunsystems zeigt einfache Beispiele der Informationsspeicherung und -übertragung, die zudem Bypassfähigkeiten sowie dezentrale Eskalations- und Deeskalationsprinzipien veranschaulichen. Dies eröffnet in Analogie dieser Prinzipien einen weiten Raum Sicherheitsarchitekturen zu überdenken und neu zu strukturieren. Zudem kann die räumliche Ausbreitung von Information und Kräften als ein gemeinsames Grundproblem der Entwicklung und Wirksamkeit von Strategien sowohl in der Natur, als auch im Militär identifiziert werden. Die Betrachtung zeigt zudem wie Zellen mit fehlgeleiteten Prozessen und Strukturen umgehen. Die Analogie deutet auf das Erfordernis einer Veränderung im Umgang mit Fehlern und ihrer Rückführ- und Umkehrbarkeit im weitesten Sinne. Das Buch eröffnet überdies ein neues Verständnis von Staat, Gewaltenteilung und Institutionen in einem sozialen System. Die Ergebnisse sind auch auf andere Forschungsbereiche, Organisationen und unterschiedlichste soziale Systeme übertragbar. Es eröffnet sich ein breites Anwendungsspektrum für künftige strategische Untersuchungen.
In this paper we report on photoswitchable polymer surfaces with dynamically and reversibly fluctuating topographies. It is well known that when azobenzene containing polymer films are irradiated with optical interference patterns the film topography changes to form a surface relief grating. In the simplest case, the film shape mimics the intensity distribution and deforms into a wave like, sinusoidal manner with amplitude that may be as large as the film thickness. This process takes place in the glassy state without photo-induced softening. Here we report on an intriguing discovery regarding the formation of reliefs under special illumination conditions. We have developed a novel setup combining the optical part for creating interference patterns, an AFM for in situ acquisition of topography changes and diffraction efficiency signal measurements. In this way we demonstrate that these gratings can be “set in motion” like water waves or dunes in the desert. We achieve this by applying repetitive polarization changes to the incoming interference pattern. Such light responsive surfaces represent the prerequisite for providing practical applications ranging from conveyer or transport systems for adsorbed liquid objects and colloidal particles to generation of adaptive and dynamic optical devices.
Groundwater levels are monitored by environmental agencies to support the sustainable use of groundwater resources. For this purpose continuous and spatially comprehensive monitoring in high spatial and temporal resolution is desired. This leads to large datasets that have to be checked for quality and analysed to distinguish local anthropogenic influences from natural variability of the groundwater level dynamics at each well. Both technical problems with the measurements as well as local anthropogenic influences can lead to local anomalies in the hydrographs. We suggest a fast and efficient screening method for the identification of well-specific peculiarities in hydrographs of groundwater head monitoring networks. The only information required is a set of time series of groundwater heads all measured at the same instants of time. For each well of the monitoring network a reference hydrograph is calculated, describing expected “normal” behaviour at the respective well as is typical for the monitored region. The reference hydrograph is calculated by multiple linear regression of the observed hydrograph with the “stable” principal components (PCs) of a principal component analysis of all groundwater head series of the network as predictor variables. The stable PCs are those PCs which were found in a random subsampling procedure to be rather insensitive to the specific selection of the analysed observation wells, i.e. complete series, and to the specific selection of measurement dates. Hence they can be considered to be representative for the monitored region in the respective period. The residuals of the reference hydrograph describe local deviations from the normal behaviour. Peculiarities in the residuals allow the data to be checked for measurement errors and the wells with a possible anthropogenic influence to be identified. The approach was tested with 141 groundwater head time series from the state authority groundwater monitoring network in northeastern Germany covering the period from 1993 to 2013 at an approximately weekly frequency of measurement.
Three quantum cryptographic protocols of multiuser quantum networks with embedded authentication, allowing quantum key distribution or quantum direct communication, are discussed in this work. The security of the protocols against different types of attacks is analysed with a focus on various impersonation attacks and the man-in-the-middle attack. On the basis of the security analyses several improvements are suggested and implemented in order to adjust the investigated vulnerabilities. Furthermore, the impact of the eavesdropping test procedure on impersonation attacks is outlined. The framework of a general eavesdropping test is proposed to provide additional protection against security risks in impersonation attacks.
Virtuelle Communities bezeichnen Gemeinschaften von Individuen, die maßgeblich über das Internet miteinander kommunizieren und kollaborieren. Anders als in Unternehmen, in denen Motivationsstrukturen primär auf finanziellen Anreizen basieren, gilt für Virtuelle Communities, dass die Zuarbeit in diesen in der Regel freiwillig und ohne monetäre Interessen der Mitglieder stattfindet. Unternehmen nutzen Virtuelle Communities für Zwecke des Customer Relationship Management, des Wissensmanagement und des Customer Integration. Universitäten bilden virtuelle Lernnetzwerke, um die Interaktion zwischen Studierenden zu erhöhen und hierdurch Lernerfolge zu steigern. Die Potenziale Virtueller Communities werden jedoch in vielen Fällen nicht vollständig ausgeschöpft. Insbesondere der Frage nach einer systematischen Mitgliedersteuerung kommt aufgrund der vorherrschenden komplexen Motivationsstrukturen der freiwillig partizipierenden Mitglieder eine besondere Bedeutung zu. In bisherigen wissenschaftlichen Arbeiten wurde dieser Aspekt jedoch vernachlässigt. Das Untersuchungsdesign der Arbeit zielt darauf ab, diese Forschungslücke zu schließen und einen Ordnungsrahmen zu gestalten, der einen systematischen Aufbau, Betrieb und insbesondere eine Steuerung Virtueller Communities ermöglicht. Die Identifikation von Steuerungsinstrumenten wurde im Rahmen der Arbeit durch eine Analyse der Strukturen und Funktionsweisen in Open Source-Projekten vorgenommen, anschließend wurden diese auf andere Typen Virtueller Communities übertragen. Im Rahmen zweier Fallstudien wurde der entwickelte Ordnungsrahmen unter realen Bedingungen an einem Expertennetzwerk an der Börse Berlin AG und einem universitären Lernnetzwerk erprobt. Die anschließende Analyse gibt Aufschluss über die Wirkungsweisen wettbewerblicher, kooperativer und hierarchischer Steuerungsinstrumente in Virtuellen Communities.