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The distinctness of, and overlap between, pea genotypes held in several Pisum germplasm collections has been used to determine their relatedness and to test previous ideas about the genetic diversity of Pisum. Our characterisation of genetic diversity among 4,538 Pisum accessions held in 7 European Genebanks has identified sources of novel genetic variation, and both reinforces and refines previous interpretations of the overall structure of genetic diversity in Pisum. Molecular marker analysis was based upon the presence/absence of polymorphism of retrotransposon insertions scored by a high-throughput microarray and SSAP approaches. We conclude that the diversity of Pisum constitutes a broad continuum, with graded differentiation into sub-populations which display various degrees of distinctness. The most distinct genetic groups correspond to the named taxa while the cultivars and landraces of Pisum sativum can be divided into two broad types, one of which is strongly enriched for modern cultivars. The addition of germplasm sets from six European Genebanks, chosen to represent high diversity, to a single collection previously studied with these markers resulted in modest additions to the overall diversity observed, suggesting that the great majority of the total genetic diversity collected for the Pisum genus has now been described. Two interesting sources of novel genetic variation have been identified. Finally, we have proposed reference sets of core accessions with a range of sample sizes to represent Pisum diversity for the future study and exploitation by researchers and breeders.
The closer the better
(2012)
A growing literature has suggested that processing of visual information presented near the hands is facilitated. In this study, we investigated whether the near-hands superiority effect also occurs with the hands moving. In two experiments, participants performed a cyclical bimanual movement task requiring concurrent visual identification of briefly presented letters. For both the static and dynamic hand conditions, the results showed improved letter recognition performance with the hands closer to the stimuli. The finding that the encoding advantage for near-hand stimuli also occurred with the hands moving suggests that the effect is regulated in real time, in accordance with the concept of a bimodal neural system that dynamically updates hand position in external space.
During reading, saccadic eye movements are generated to shift words into the center of the visual field for lexical processing. Recently, Krugel and Engbert (Vision Research 50:1532-1539, 2010) demonstrated that within-word fixation positions are largely shifted to the left after skipped words. However, explanations of the origin of this effect cannot be drawn from normal reading data alone. Here we show that the large effect of skipped words on the distribution of within-word fixation positions is primarily based on rather subtle differences in the low-level visual information acquired before saccades. Using arrangements of "x" letter strings, we reproduced the effect of skipped character strings in a highly controlled single-saccade task. Our results demonstrate that the effect of skipped words in reading is the signature of a general visuomotor phenomenon. Moreover, our findings extend beyond the scope of the widely accepted range-error model, which posits that within-word fixation positions in reading depend solely on the distances of target words. We expect that our results will provide critical boundary conditions for the development of visuomotor models of saccade planning during reading.
Dynamic regulatory on/off minimization for biological systems under internal temporal perturbations
(2012)
Background: Flux balance analysis (FBA) together with its extension, dynamic FBA, have proven instrumental for analyzing the robustness and dynamics of metabolic networks by employing only the stoichiometry of the included reactions coupled with adequately chosen objective function. In addition, under the assumption of minimization of metabolic adjustment, dynamic FBA has recently been employed to analyze the transition between metabolic states.
Results: Here, we propose a suite of novel methods for analyzing the dynamics of (internally perturbed) metabolic networks and for quantifying their robustness with limited knowledge of kinetic parameters. Following the biochemically meaningful premise that metabolite concentrations exhibit smooth temporal changes, the proposed methods rely on minimizing the significant fluctuations of metabolic profiles to predict the time-resolved metabolic state, characterized by both fluxes and concentrations. By conducting a comparative analysis with a kinetic model of the Calvin-Benson cycle and a model of plant carbohydrate metabolism, we demonstrate that the principle of regulatory on/off minimization coupled with dynamic FBA can accurately predict the changes in metabolic states.
Conclusions: Our methods outperform the existing dynamic FBA-based modeling alternatives, and could help in revealing the mechanisms for maintaining robustness of dynamic processes in metabolic networks over time.
Background
High blood glucose and diabetes are amongst the conditions causing the greatest losses in years of healthy life worldwide. Therefore, numerous studies aim to identify reliable risk markers for development of impaired glucose metabolism and type 2 diabetes. However, the molecular basis of impaired glucose metabolism is so far insufficiently understood. The development of so called 'omics' approaches in the recent years promises to identify molecular markers and to further understand the molecular basis of impaired glucose metabolism and type 2 diabetes. Although univariate statistical approaches are often applied, we demonstrate here that the application of multivariate statistical approaches is highly recommended to fully capture the complexity of data gained using high-throughput methods.
Methods
We took blood plasma samples from 172 subjects who participated in the prospective Metabolic Syndrome Berlin Potsdam follow-up study (MESY-BEPO Follow-up). We analysed these samples using Gas Chromatography coupled with Mass Spectrometry (GC-MS), and measured 286 metabolites. Furthermore, fasting glucose levels were measured using standard methods at baseline, and after an average of six years. We did correlation analysis and built linear regression models as well as Random Forest regression models to identify metabolites that predict the development of fasting glucose in our cohort.
Results
We found a metabolic pattern consisting of nine metabolites that predicted fasting glucose development with an accuracy of 0.47 in tenfold cross-validation using Random Forest regression. We also showed that adding established risk markers did not improve the model accuracy. However, external validation is eventually desirable. Although not all metabolites belonging to the final pattern are identified yet, the pattern directs attention to amino acid metabolism, energy metabolism and redox homeostasis.
Conclusions
We demonstrate that metabolites identified using a high-throughput method (GC-MS) perform well in predicting the development of fasting plasma glucose over several years. Notably, not single, but a complex pattern of metabolites propels the prediction and therefore reflects the complexity of the underlying molecular mechanisms. This result could only be captured by application of multivariate statistical approaches. Therefore, we highly recommend the usage of statistical methods that seize the complexity of the information given by high-throughput methods.
Portal alumni
(2012)
Das zurückliegende Jahr stand an der Universität Potsdam auch im Zeichen des zwanzigjährigen Jubiläums der Hochschule. Am 15. Juli 1991, wurde sie gegründet und während einer Festwoche feierten Professorinnen und Professoren, Mitarbeiterinnen, Mitarbeiter und Studierende dieses Jubiläum gebührend. Seit der Gründung der größten brandenburgischen Hochschule sind wissenschaftliches Renommee, Ansehen und Attraktivität stetig gewachsen. Gerade in den letzten Jahren hat sie ihr Profil geschärft. Vor allem die Kognitions-, die Geo- und Biowissenschaften sind hier zu nennen. Aber auch die Lehrerbildung besitzt einen hohen Stellenwert. International anerkannte Forschungsbereiche, Wissenschaftspreise, eine erfolgreiche Drittmittelbilanz und nicht zuletzt die bauliche Entwicklung an allen drei Standorten sind sichtbare Indikatoren für die erfolgreiche Entwicklung, die die Universität Potsdam in den letzten zwei Jahrzehnten durchlaufen hat. Die drei ehemaligen Präsidenten sowie verschiedene andere Protagonisten werfen in dieser Ausgabe der Portal Alumni einen Blick auf unterschiedliche Aspekte der zurückliegenden Entwicklung der Universität. Vom Erfolg der Universität zeugt auch die wachsende Zahl der Absolventinnen und Absolventen, die die Universität verlassen. Portal Alumni stellt in der vorliegenden Ausgabe deshalb Absolventen und deren universitäre und berufliche Lebenswege genauer vor und lässt damit zugleich kaleidoskopartig 20 Jahre Studium an der Universität Potsdam Revue passieren.
Erkunden und erfinden
(2012)
Geleitwort
(2012)
Respekt und Missachtung
(2012)
Portal Wissen = Raum
(2012)
Mit „Portal Wissen“ laden wir Sie ein, die Forschung an der Universität Potsdam zu entdecken und in ihrer Vielfalt kennenzulernen. In der ersten Ausgabe dreht sich alles um „Räume“. Räume, in denen geforscht wird, solche, die es zu erforschen gilt, andere, die durch Wissenschaft zugänglich oder erschlossen werden, aber auch Räume, die Wissenschaft braucht, um sich entfalten zu können. Forschung vermisst Räume: „Wissenschaft wird von Menschen gemacht“, schrieb der Physiker Werner Heisenberg. Umgekehrt lässt sich sagen: Wissenschaft macht Menschen, widmet sich ihnen, beeinflusst sie. Dieser Beziehung ist „Portal Wissen“ nachgegangen. Wir haben Wissenschaftler getroffen, sie gefragt, wie aus ihren Fragen Projekte entstehen, haben sie auf dem oft verschlungenen Weg zum Ziel begleitet. Ein besonderes Augenmerk dieses Heftes gilt den „Kulturellen Begegnungsräumen“, denen ein eigener Profilbereich der Forschung an der Universität Potsdam gewidmet ist.
Forschung hat Räume: Labore, Bibliotheken, Gewächshäuser oder Archive – hier ist Wissenschaft zu Liebe Leserinnen und Leser, Hause. All diese Orte sind so einzigartig wie die Wissenschaftler, die in ihnen arbeiten, oder die Untersuchungen, die hier stattfinden. Erst die Vision davon, wie ein Problem zu lösen ist, macht aus einfachen Zimmern „Laborräume“. Wir haben ihre Türen geöffnet, um zu zeigen, was – und wer – sich dahinter befindet.
Forschung eröffnet Räume: Wenn Wissenschaft erfolgreich ist, bewegt sie uns, bringt uns voran. Auf dem Weg einer wissenschaftlichen Erkenntnis aus dem Labor in den Alltag stehen mitunter Hürden, die meist nicht auf den ersten Blick zu erkennen sind. Auf jeden Fall aber ist ihre Anwendung erster Ausgangspunkt von Wissenschaft, Antrieb und Motivation jedes Forschers. „Portal Wissen“ zeigt, welche „Praxisräume“ sich aus der Übersetzung von Forschungsresultaten ergeben. Dort, wo wir es unbedingt erwarten, und dort, wo vielleicht nicht.
Forschung erschließt Räume: Bei Expeditionen, Feldversuchen und Exkursionen wird nahezu jede Umgebung zum mobilen Labor. So eröffnet Wissenschaft Zugänge auch zu Orten, die auf vielfach andere Weise verschlossen oder unzugänglich scheinen. Wir haben uns in Forscher- Reisetaschen gemogelt, um bei Entdeckungsreisen dabei zu sein, die weit weg – vor allem nach Afrika – führen. Zugleich haben wir beobachtet, wie „Entwicklungsräume“ sich auch von Potsdam aus erschließen lassen oder zumindest ihre Vermessung in Potsdam beginnen kann.
Forschung braucht Räume: Wissenschaft hat zwei Geschlechter, endlich. Noch nie waren so viele Frauen in der Forschung tätig wie derzeit. Ein Grund zum Ausruhen ist dies gleichwohl nicht. Deutschlandweit ist aktuell nur jede fünfte Professur von einer Frau besetzt. „Portal Wissen“ schaut, welche „Entwicklungsräume“ Frauen sich in der Wissenschaft, aber auch darüber hinaus geschaffen haben. Und wo sie ihnen verwehrt werden. Wir wünschen Ihnen eine anregende Lektüre und dass auch Sie einen Raum finden, der Sie inspiriert.
Prof. Dr. Robert Seckler
Vizepräsident für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs
Jeder nach seiner Façon
(2012)
Der 300. Geburtstag Friedrich II ist 2012 im Land Brandenburg und der Stadt Potsdam allgegenwärtig. Zahlreiche Veranstaltungen beschäftigen sich mit dem Leben und Wirken des Königs auf vielfältige Art und Weise.
Sein sympathischster Satz „Jeder soll nach seiner Façon selig werden“ – gemäß seiner Religion, war der Anstoß, sich im Jubiläums-Jahr mit Friedrich II abseits touristischer Erlebnisangebote auseinanderzusetzen. Dabei geht es nicht um Friedrich-Exegese, wohl aber um seine Philosophie von Sanssouci und seine politische Theorie.
Den abgekürzten Satz „Jeder nach seiner Façon“ interpretieren wir inzwischen individualistisch. Insbesondere die Versprechen der Urbanität führen zu einer rasanten Verstädterung der Welt, welche noch nie gesehene Herausforderungen an die demokratische Regierbarkeit stellt. Je subjektiver Glück als Abenteuer mit Chancen und Risiken verstanden wird, desto mehr wird urbane Toleranz zu einer eminenten Leistung menschlicher Zivilisation.
Die Verhaltenstugend der Toleranz wird zugleich größer, liberaler und sozialer, je mehr Menschen in großen Städten aufeinander Rücksicht nehmen müssen – Städte sozialisieren. Zugleich mehren sich die Konflikte, die zwar eskalieren, aber auch neue Lebenschancen eröffnen können.
In Deutschland werden die politischen Grenzen der Toleranz vor allem im Umgang mit Fremdenfeindlichkeit und Rechtsextremismus diskutiert. Eine Politik des Hasses und der Gewalt gehört nicht mehr zur Toleranz der Demokratie, die ansonsten vieles integrieren und gleichzeitig verändern kann. Urteilsfähige Bürger halten die Demokratie einer breiten und bündnisbereiten politischen Aufklärung, die Grenzen setzen und Orientierung stiften kann, zusammen.
Das vorliegende Buch von Heinz Kleger nimmt den Satz „Jeder soll nach seiner Façon selig werden“ als Anstoß zum Nachdenken über die historische Bedeutung des Preußenkönigs, seine damalige Gedankenwelt und politische Theorie. Die Selbstinszenierung Friedrich II. als der "große Kümmerer" und volksnahe König spielen dabei ebenso eine Rolle wie seine Philosophie von Sanssouci und sein Verhältnis zur Aufklärung. Kleger stellt den Satz in den Mittelpunkt unserer heutigen Betrachtungen über Toleranz und das Verhältnis von größtmöglicher individueller Freiheit einerseits und Formen Urbaner (Des)Integration andererseits. Dabei geht es um unser Verhältnis in einer liberalen Demokratie zu Herausforderungen der Zuwanderung und Fragen des politischen Extremismus.
Background: Detection of immunogenic proteins remains an important task for life sciences as it nourishes the understanding of pathogenicity, illuminates new potential vaccine candidates and broadens the spectrum of biomarkers applicable in diagnostic tools. Traditionally, immunoscreenings of expression libraries via polyclonal sera on nitrocellulose membranes or screenings of whole proteome lysates in 2-D gel electrophoresis are performed. However, these methods feature some rather inconvenient disadvantages. Screening of expression libraries to expose novel antigens from bacteria often lead to an abundance of false positive signals owing to the high cross reactivity of polyclonal antibodies towards the proteins of the expression host. A method is presented that overcomes many disadvantages of the old procedures.
Results: Four proteins that have previously been described as immunogenic have successfully been assessed immunogenic abilities with our method. One protein with no known immunogenic behaviour before suggested potential immunogenicity. We incorporated a fusion tag prior to our genes of interest and attached the expressed fusion proteins covalently on microarrays. This enhances the specific binding of the proteins compared to nitrocellulose. Thus, it helps to reduce the number of false positives significantly. It enables us to screen for immunogenic proteins in a shorter time, with more samples and statistical reliability. We validated our method by employing several known genes from Campylobacter jejuni NCTC 11168.
Conclusions: The method presented offers a new approach for screening of bacterial expression libraries to illuminate novel proteins with immunogenic features. It could provide a powerful and attractive alternative to existing methods and help to detect and identify vaccine candidates, biomarkers and potential virulence-associated factors with immunogenic behaviour furthering the knowledge of virulence and pathogenicity of studied bacteria.
The development of infrared observational facilities has revealed a number of massive stars in obscured environments throughout the Milky Way and beyond. The determination of their stellar and wind properties from infrared diagnostics is thus required to take full advantage of the wealth of observations available in the near and mid infrared. However, the task is challenging. This session addressed some of the problems encountered and showed the limitations and successes of infrared studies of massive stars.