Physiological mechanisms and growth responses of sweet potato subjected to salinity

For the development of salt-tolerant sweet potato varieties, either through breeding or biotechnology, an appropriate salinity screening tool is necessary for the identification of tolerant or sensitive genotype. Our overall objectives for this study were to develop a suitable, reliable and rapid salinity screening tool in view of salt tolerance mechanism in sweet potato under salinity. To better understand the tolerance mechanisms; leaf level ion uptake and distribution patterns by transpirational water loss and leaf level ROS scavenging antioxidant enzyme activities were evaluated under salinity. Additionally, different ion extraction methods were tested which will contribute to the development of reliable salinity screening tool in sweet potato genotypes. All the experiments were conducted in the greenhouse and VPD (vapor pressure deficit) chambers of the Hans-Rutenberg Institute of Tropical Agricultural Sciences, University of Hohenheim, Germany, in a hydroponic system. Twelve genotypes of sweet potato were collected from Bangladesh Agricultural Research Institute (BARI) and used to evaluate salt thresholds with salt tolerance mechanisms for a wide range of salinity levels (0, 50, 100, and 150 mM NaCl). First, genotypic thresholds were determined for 12 sweet potato genotypes exposed to salinity, whereupon it was found that 75 mM root zone salinity (NaCl) was the threshold for sweet potato. The genotypic threshold was estimated from the dry matter accumulation that began to decrease under the influence of salinity. It was found that genotypic thresholds were negatively linearly correlated with the difference between tissue K content at 75 mM NaCl and tissue K content at controlled salinity in the root zone. This information is very important for identifying the salt tolerant and sensitive genotype of sweet potato. Second, the uptake and distribution of Na, K, and Cl ions by transpiration, across different-aged leaves, were studied to better understand the mechanisms of salt tolerance in sweet potato. Two different sweet potato genotypes were subjected to salt stress of 0 and 50 mM NaCl in artificially dry (VPD 2.27 kPa) and humid (VPD 0.76 kPa) chambers. We found that cumulative water loss per unit leaf area was twice as high at a VPD of 2.27 kPa, but Na uptake remained the same. No relationship was observed between water loss from individual leaves and Na or Cl uptake. About 30% more Na was distributed in the petioles of salt tolerant genotype compared to leaf blades, while the opposite was observed in salt sensitive sweet potato genotype and VPD had no effect on Na distribution. Third, the activities of ROS scavenging antioxidant enzymes were evaluated with respect to different leaf age, in two different genotypes of sweet potato under 100 mM salinity. In general, antioxidant enzymes in sweet potato do not respond to salt stress but are altered by the effects of leaf position, leaf age, duration of stress, and genotype. No effect of Na on antioxidant enzyme activities was found under salt stress in sweet potato leaves. However, the significant positive correlation between K concentration and the level of SOD (super oxide dismutase) in older leaves suggests that SOD contributes to the maintenance of a high K concentration to protect photosynthetic activity. In summary, this study shows that sweet potato responds differently to salinity depending on the genotype, and that the threshold beyond which yield decreases is 75 mM NaCl. Genotypic threshold strongly linked to high tissue K content under increasing salinity that suggests a salt tolerance mechanisms in sweet potato. Salt-tolerant sweet potatoes distribute significant amounts of Na and K in their petioles. Young leaves of the tolerant genotype contain more K under salt stress. GR and positive relationship between K concentration and SOD in salt tolerant genotypes indicate some tolerance mechanisms. So, a screening tool is proposed for sweet potato based on the genotypic ability to maintain high tissue K levels under increasing salinity level.Für die Entwicklung salztoleranter Süßkartoffelsorten, sei es durch Züchtung oder Biotechnologie, ist ein geeignetes Salzgehalt-Screening-Instrument erforderlich, um tolerante oder empfindliche Genotypen zu identifizieren. Unsere übergeordneten Ziele für diese Studie waren die Entwicklung eines geeigneten, zuverlässigen und schnellen Screening-Tools für die Salztoleranz von Süßkartoffeln unter Salinität. Um die Toleranzmechanismen besser zu verstehen, wurden die Ionenaufnahme und die Verteilungsmuster auf Blattebene durch den transpiratorischen Wasserverlust sowie die Aktivitäten der antioxidativen ROS-Fängerenzyme auf Blattebene unter Salzbelastung bewertet. Darüber hinaus wurden verschiedene Methoden zur Ionenextraktion getestet, die zur Entwicklung eines zuverlässigen Screening-Tools für den Salzgehalt von Süßkartoffel-Genotypen beitragen werden. Alle Versuche wurden im Gewächshaus und in VPD-Kammern (Vapor Pressure Deficit) des Hans-Rutenberg-Instituts für Tropische Agrarwissenschaften der Universität Hohenheim in einem Hydrokultursystem durchgeführt. Zwölf Genotypen von Süßkartoffeln wurden vom Bangladesh Agricultural Research Institute (BARI) gesammelt und zur Bewertung von Salzschwellenwerten mit Salztoleranzmechanismen für eine breite Palette von Salzgehalten (0, 50, 100 und 150 mM NaCl) verwendet. Zunächst wurden die genotypischen Schwellenwerte für 12 Süßkartoffelgenotypen bestimmt, die dem Salzgehalt ausgesetzt waren, wobei sich herausstellte, dass 75 mM Wurzelzonensalzgehalt (NaCl) der Schwellenwert für Süßkartoffeln war. Der genotypische Schwellenwert wurde anhand der Trockenmasseakkumulation geschätzt, die unter dem Einfluss der Versalzung zu sinken begann. Es wurde festgestellt, dass die genotypischen Schwellenwerte negativ linear mit der Differenz zwischen dem Gewebe-K-Gehalt bei 75 mM NaCl und dem Gewebe-K-Gehalt bei kontrolliertem Salzgehalt in der Wurzelzone korreliert waren. Diese Information ist sehr wichtig für die Identifizierung des salztoleranten und -empfindlichen Genotyps der Süßkartoffel. Zweitens wurde die Aufnahme und Verteilung von Na-, K- und Cl-Ionen durch Transpiration über Blätter unterschiedlichen Alters untersucht, um die Mechanismen der Salztoleranz bei Süßkartoffeln besser zu verstehen. Zwei verschiedene Süßkartoffel-Genotypen wurden in künstlich trockenen (VPD 2,27 kPa) und feuchten (VPD 0,76 kPa) Kammern einer Salzbelastung von 0 und 50 mM NaCl ausgesetzt. Wir stellten fest, dass der kumulative Wasserverlust pro Blattflächeneinheit bei einem VPD von 2,27 kPa doppelt so hoch war, die Na-Aufnahme jedoch gleich blieb. Es wurde kein Zusammenhang zwischen dem Wasserverlust einzelner Blätter und der Na- oder Cl-Aufnahme festgestellt. Etwa 30 % mehr Na wurde in den Blattstielen des salztoleranten Genotyps im Vergleich zu den Blattspreiten verteilt, während beim salzempfindlichen Süßkartoffel-Genotyp das Gegenteil beobachtet wurde und die VPD keinen Einfluss auf die Na-Verteilung hatte. Drittens wurden die Aktivitäten der ROS-fangenden antioxidativen Enzyme bei zwei verschiedenen Genotypen von Süßkartoffeln unter 100 mM Salzgehalt in Abhängigkeit vom Blattalter bewertet. Im Allgemeinen reagieren die antioxidativen Enzyme der Süßkartoffel nicht auf Salzstress, sondern werden durch die Auswirkungen der Blattposition, des Blattalters, der Dauer des Stresses und des Genotyps verändert. Bei Süßkartoffelblättern wurde unter Salzstress keine Auswirkung von Na auf die Aktivitäten antioxidativer Enzyme festgestellt. Die signifikante positive Korrelation zwischen der K-Konzentration und dem Gehalt an SOD (Superoxiddismutase) in älteren Blättern deutet jedoch darauf hin, dass SOD zur Aufrechterhaltung einer hohen K-Konzentration zum Schutz der photosynthetischen Aktivität beiträgt. Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass die Süßkartoffel je nach Genotyp unterschiedlich auf den Salzgehalt reagiert und dass der Schwellenwert, ab dem der Ertrag sinkt, bei 75 mM NaCl liegt. Der genotypische Schwellenwert steht in engem Zusammenhang mit einem hohen K-Gehalt im Gewebe bei zunehmendem Salzgehalt, was auf einen Salztoleranzmechanismus bei Süßkartoffeln schließen lässt. Salztolerante Süßkartoffeln verteilen erhebliche Mengen an Na und K in ihren Blattstielen. Junge Blätter des toleranten Genotyps enthalten unter Salzstress mehr K. GR und die positive Beziehung zwischen der K-Konzentration und der SOD in salztoleranten Genotypen deuten auf einige Toleranzmechanismen hin. Es wird also ein Screening-Instrument für Süßkartoffeln vorgeschlagen, das auf der Fähigkeit des Genotyps beruht, einen hohen K-Gehalt im Gewebe bei steigendem Salzgehalt aufrechtzuerhalten

Three essays on the labor market effects of technological change and unemployment benefits

The dissertation essentially contributes to the discourse on how technological change and a reduction in unemployment benefits affect the labor market. The thesis incorporates an empirical analysis of the influence of automation technologies on wage inequality in Germany. Additionally, the dissertation introduces a novel general equilibrium model to analyze the impact of technological change on the wage setting behavior of labor unions and reevaluate the labor market effects of a cut in unemployment benefits. The first essay contributes to the existing literature in examining the relative importance of automation technologies on wage inequality in the German manufacturing sector between 1996 and 2017. The analysis introduces a novel measure of automation threat, combining occupation- and requirement-specific scores of automation risk with sector-specific robot densities. Using the RIF-based OaxacaBlinder decomposition method, the analysis demonstrates that automation threat significantly contributes to wage inequality, in addition to the commonly used demographic factors. On the one hand, there is an observable trend towards occupations with medium automation threat, accompanied by decreasing shares of occupations with high and low automation threat. Due to the fact that within-group wage inequality is the lowest in the group with the highest automation threat, those compositional changes contribute to increasing wage inequality. On the other hand, an increasing wage dispersion between occupations with low automation threat (containing especially non-routine tasks) and occupations with high automation threat (containing especially routine tasks) contributes to rising wage inequality. This is in line with the predictions of routine-biased technical change, where technology particularly substitutes routine tasks. The second essay develops a novel modeling framework for the analysis of skill-biased technical change (SBTC), combining the task approach, wage setting by labor unions, as well as search and matching frictions. The important insight from this analysis is that changes in the firms assignment of tasks to low- and high-skilled workers have an impact on the wage setting power of labor unions. The effect of such a change in the task allocation on the labor demand elasticity, and consequently on the labor unions wage markup, is ambiguous. This has consequences for the effects of SBTC. Unlike the conventional result that SBTC has a positive impact on employment and wages of low-skilled workers, the task-based matching model presents the possibility that low-skilled workers may instead experience either higher unemployment or lower real wages. The model is calibrated to German and French data for the periods 1995-2005 and 2010-2017 to illustrate that the impact of SBTC may even change its sign over time. The results depend on the shape of the task productivity schedule, which reflects the substitutability of high-and low-skilled workers. The third essay revisits the labor market effects of a reduction in unemployment benefits using a modified version of the previously developed task-based matching model. The analysis demonstrates that a cut in low-skilled unemployment benefits triggers a reallocation of tasks towards low-skilled workers. This leads to additional effects on labor market outcomes that are disregarded in the prevailing literature. To highlight the importance of endogenous task allocation, the task-based matching model with exogenous and constant task allocation is considered. Both model variants are calibrated to analyze the effects of the Hartz IV reform in Germany, which involved a substantial cut in unemployment benefits. The calibration reveals a remarkable decrease in the low-skilled unemployment rate by 4 percentage points resulting from Hartz IV. In the case of exogenous and constant task allocation, the decline is limited to 3.4 percentage points, but there are stronger effects on low- and high skilled wages, causing wage inequality to rise more sharply. The results emphasize the importance of considering endogenous task allocation in the evaluation of labor market reforms.Die Dissertation leistet einen wesentlichen Beitrag in der Diskussion, wie technologischer Wandel und eine Kürzung der Arbeitslosenunterstützung den Arbeitsmarkt beeinflussen. Die Arbeit umfasst eine empirische Analyse über den Einfluss von Automatisierungstechnologien auf die Lohnungleichheit in Deutschland. Zudem wird ein allgemeines Gleichgewichtsmodell entwickelt, um die Auswirkungen des technologischen Wandels auf die Lohnsetzung von Gewerkschaften und die Arbeitsmarkteffekte einer Reduktion der Arbeitslosenunterstützung zu untersuchen. Der erste Aufsatz analysiert die relative Bedeutung von Automatisierungstechnologien für die Lohnungleichheit im verarbeitenden Gewerbe in Deutschland zwischen 1996 und 2017. Dafür wird eine neue Kennzahl für die Bedrohung durch Automatisierungstechnologien entwickelt, die berufs- und anforderungsspezifische Automatisierungswahrscheinlichkeiten mit der sektorspezifischen Roboterdichte kombiniert. Unter Verwendung der RIF-basierten Oaxaca-Blinder-Zerlegungsmethode wird gezeigt, dass die Automatisierungsbedrohung neben den üblichen demografischen Faktoren einen signifikanten Beitrag zur Lohnungleichheit leistet. Einerseits zeigt sich ein Trend zu Berufen mit mittlerer Automatisierungsbedrohung, der mit einer Abnahme der Beschäftigung in Berufen mit hoher und niedriger Automatisierungsbedrohung einhergeht. Da die Lohnungleichheit innerhalb der Gruppe mit der höchsten Automatisierungsbedrohung am geringsten ist, tragen diese kompositionellen Veränderungen zu einer Zunahme der Lohnungleichheit bei. Andererseits führt eine zunehmende Lohnspreizung zwischen Berufen mit geringer Automatisierungsbedrohung (die insbesondere Nicht-Routinetätigkeiten enthalten) und Berufen mit hoher Automatisierungsbedrohung (die insbesondere Routinetätigkeiten enthalten) zu einem Anstieg der Lohnungleichheit. Dies entspricht den Auswirkungen von routine-biased technical change, wonach neue Technologien insbesondere Routinetätigkeiten ersetzen. Im zweiten Aufsatz wird ein allgemeines Gleichgewichtsmodell für die Analyse von skill-biased technical change (SBTC) entwickelt, das den Task-Ansatz, die Lohnsetzung durch Gewerkschaften sowie Such- und Matching-Friktionen kombiniert. Die zentrale Erkenntnis besteht darin, dass Veränderungen in der Aufgabenverteilung zwischen gering- und hochqualifizierten Arbeitskräften die Lohnsetzungsmacht der Gewerkschaften beeinflussen. Die Auswirkungen einer solchen Änderung der Aufgabenverteilung auf die Arbeitsnachfrageelastizität und somit auf den Lohnaufschlag der Gewerkschaften sind allerdings nicht eindeutig. Dies hat Konsequenzen für die Auswirkungen von SBTC. Im Gegensatz zum kanonischen Modell, in dem sich SBTC positiv auf Beschäftigung und Löhne von geringqualifizierten Arbeitskräften auswirkt, besteht im aufgabenbasierten Matching-Modell die Möglichkeit, dass Geringqualifizierte entweder mit höherer Arbeitslosigkeit oder niedrigeren Reallöhnen konfrontiert sind. Die Kalibrierung des Modells für Deutschland und Frankreich in den Zeiträumen 1995-2005 und 2010-2017 veranschaulicht, dass sich die Auswirkungen von SBTC im Laufe der Zeit verändern können. Die Ergebnisse hängen insbesondere von der relativen Aufgabenproduktivität ab, welche die Substituierbarkeit von gering- und hochqualifizierten Arbeitskräften widerspiegelt. Im dritten Aufsatz werden die Arbeitsmarkteffekte einer Kürzung der Arbeitslosenunterstützung mithilfe einer modifizierten Version des zuvor entwickelten aufgabenbasierten Matching-Modells untersucht. Innerhalb des Modellrahmens führt eine Kürzung der Arbeitslosenunterstützung für Geringqualifizierte zu einer Umverteilung von Aufgaben zugunsten dieser Arbeitskräfte. Daraus ergeben sich zusätzliche Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt, die in der existierenden Literatur unberücksichtigt bleiben. Um die Bedeutung der endogenen Aufgabenverteilung zu verdeutlichen, wird das Modell mit exogener und konstanter Aufgabenverteilung betrachtet. Anhand der beiden kalibrierten Modellvarianten werden die Auswirkungen der Hartz IV Reform in Deutschland untersucht, die insbesondere eine drastische Kürzung der Arbeitslosenunterstützung umfasste. Die Hartz IV Reform führt zu einem deutlichen Rückgang der Arbeitslosenquote bei Geringqualifizierten um 4 Prozentpunkte. Bei exogener und konstanter Aufgabenverteilung ist der Rückgang auf 3,4 Prozentpunkte begrenzt, allerdings gibt es stärkere Effekte auf die Löhne von Gering- und Hochqualifizierten, wodurch die Lohnungleichheit stärker ansteigt. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der endogenen Aufgabenverteilung bei der Evaluation von Arbeitsmarktreformen

Sustainable interaction with digital technologies : fostering pro-environmental behavior and maintaining mental health

One of the most essential challenges of the twenty-first century is to realize sustainability in everyday behavior. Daily, partly unconscious decisions influence environmental sustainability. Such everyday choices are increasingly shifted toward digital environments, as digital technologies are ubiquitous in a wide variety of everyday contexts. This yields the great potential to positively influence the users behavior toward more environmental sustainability when interacting with digital technologies, for example, through the use of digital nudging. But besides these benefits, research indicates that interacting with digital technologies can lead to a specific form of stress, also known as technostress, that can cause adverse health outcomes. Individuals increasingly suffer from or are at risk of mental health issues like depression or burnout. This demonstrates that it is essential to ensure a sustainable interaction with digital technologies that is both environmentally friendly and healthy, especially for the mind. Addressing individuals interaction with digital technologies requires a broad understanding from all perspectives. The Human-Computer-Interaction (HCI) framework represents a guiding structure for studying the interaction of humans with digital technologies. Along with the guiding structure of the HCI framework, the seven research articles included in this dissertation aim to contribute to sustainable interaction with digital technologies. The focus is on two outcomes resulting from the interaction: First, fostering pro-environmental behavior and, second, maintaining mental health. After an introductory first chapter, Chapter 2 focuses on the outcome of fostering pro-environmental behavior when interacting with digital technologies using digital nudging. Chapter 2.1 contributes to a deeper understanding of the effectiveness of DNEs in different behavioral contexts (HCI perspective context) that influence the individuals pro-environmental behavior (e.g., e-commerce shopping behavior). Chapters 2.2 and 2.3 zoom in on two of the behavioral contexts described in Chapter 2.1 to investigate and test the design and effectiveness of specific DNEs in an e-commerce shop and a smart home app (HCI perspective technology) through online experiments. While prior research concentrated on the effectiveness of different feedback nudge features (FNFs) (e.g., different update frequencies), Chapter 2.4 investigates the influence of 25 identified FNFs on user satisfaction in a smart home app through a card sorting approach followed by an online survey based on the Kano model (HCI perspective human). Chapter 3 puts focuses on the outcome of maintaining mental health when interacting with digital technologies, thus avoiding technostress. Chapter 3.1 concentrates on the role of the organization in preventing technostress among their employees (HCI perspective context). It introduces and characterizes 24 primary and secondary technostress prevention measures and determines the relevance of primary prevention measures in reducing different sources of technostress (technostress creators). Out of the 24 technostress prevention measures, two specific measures (adopt a stress-sensitive digital workplace design and use gamification) are addressed in Chapters 3.2 and 3.3. Through a large-scale online survey, Chapter 3.2 derives an understanding of the characteristic profiles of technologies used at the digital workplace, their interplay, and how they influence technostress (HCI perspective technology). Chapter 3.3 focuses on the individuals appraisal (HCI perspective human) of a demanding situation when interacting with digital technologies. After conducting an online experiment, Chapter 3.3 finds that the integration of gamification elements (e.g., points or levels) in digital technologies can reduce the individuals threat appraisal. Lastly, Chapter 4 discusses the results of the seven included research articles and provides an outlook for future research. In summary, this dissertation aims to provide research and practice with new insights into creating a sustainable interaction with digital technologies to foster pro-environmental behavior and maintain mental health.Die nachhaltige Gestaltung des Lebens eine der zentralen Herausforderung des einundzwanzigsten Jahrhunderts. Alltägliche, teils unterbewusste Entscheidungen haben Einfluss auf die ökologische Nachhaltigkeit. Diese Entscheidungen werden durch die Allgegenwärtigkeit digitaler Technologien zunehmend in digitalen Umgebungen getroffen. Dies birgt das Potenzial, die Entscheidungen und somit das Verhalten der Nutzer:innen bei der Interaktion mit digitalen Technologien, beispielsweise durch Digital Nudging, positiv in Richtung ökologischer Nachhaltigkeit zu beeinflussen. Doch neben diesen Vorteilen zeigt die Forschung, dass die Interaktion mit digitalen Technologien eine spezifische Form von Stress, bekannt unter dem Begriff Technostress, auslösen kann, die zu negativen gesundheitlichen Folgen führen kann. Immer mehr Menschen leiden unter psychischen Krankheiten wie Depressionen oder Burnout oder sind akut gefährdet, diese zu entwickeln. Das zeigt, dass eine nachhaltige Interaktion mit digitalen Technologien sowohl umweltfreundlich als auch gesund, insbesondere für die Psyche, sein sollte. Das erfordert zunächst ein umfassendes Verständnis für die Problematik und muss deshalb aus allen relevanten Perspektiven betrachtet werden. Das Human-Computer-Interaction (HCI) Framework stellt eine Struktur für die Untersuchung der Interaktion von Menschen mit digitalen Technologien bereit. Das Framework stellt einen ganzheitlichen Ansatz zur Strukturierung und Klassifizierung der Forschung entlang der drei verschiedenen Perspektiven dar. Orientiert an dieser Struktur zielen die sieben Forschungsartikel dieser Dissertation darauf ab, einen Beitrag zur nachhaltigen Interaktion mit digitalen Technologien zu leisten. Dabei liegt der Fokus auf den beiden Ergebnissen der Förderung des umweltfreundlichen Verhaltens und der Aufrechterhaltung der psychischen Gesundheit. Nach dem einleitenden ersten Kapitel fokussiert Kapitel 2 die Förderung eines umweltfreundlichen Verhaltens bei der Interaktion mit digitalen Technologien durch die Verwendung von Digital Nudging. Durch eine strukturierte Literaturanalyse und der anschließenden Entwicklung eines Frameworks trägt Kapitel 2.1 zu einem tieferen Verständnis und einem Überblick der Effektivität von DNEs in verschiedenen Verhaltenskontexten (HCI Perspektive Kontext), die umweltfreundliches Verhalten bestimmen (z.B. Einkaufsverhalten), bei. In den Kapiteln 2.2 und 2.3 werden zwei der in Kapitel 2.1 betrachteten Kontexte vertieft und sowohl das Design als auch die Effektivität spezifischer DNEs in einem E-Commerce-Shop (Kapitel 2.2) und einer Smart Home App (Kapitel 2.3) in Online-Experimenten untersucht (HCI Perspektive Technologie). Kapitel 2.4 konzentriert sich das gut erforschte und wirksame DNE Feedback zur Förderung von energiesparendem Verhalten. Während sich bisherige Forschung auf die Effektivität verschiedener Feedback Nudge Features (FNFs) konzentriert (z.B. unterschiedliche Aktualisierungsfrequenzen), wird in Kapitel 2.4 der Einfluss von 25 identifizierten FNFs auf die Nutzerzufriedenheit mit Hilfe eines Card Sortings und einer Online-Befragung basierend auf dem Kano Modell untersucht (HCI Perspektive Mensch). In Kapitel 3 liegt der Schwerpunkt auf dem Ziel der Aufrechterhaltung der psychischen Gesundheit und somit der Vermeidung von Technostress. Kapitel 3.1 konzentriert sich auf die Rolle der Organisation bei der Prävention von Technostress bei Mitarbeiter:innen (HCI Perspektive Kontext). Basierend auf einer Delphi-Studie werden 24 primäre und sekundäre Technostress-Präventionsmaßnahmen vorgestellt und charakterisiert, sowie deren Relevanz zur Vermeidung von Technostress eingeschätzt. Von den 24 Maßnahmen werden zwei spezifische Maßnahmen (Gestaltung eines stresssensiblen digitalen Arbeitsplatzes" und Einsatz von Gamification) in Kapitel 3.2 und 3.3 behandelt. Kapitel 3.2 trägt durch eine groß angelegte Umfrage zu einem Verständnis für die Charakteristika der am digitalen Arbeitsplatz eingesetzten Technologien und deren Einfluss auf Technostress bei (HCI Perspektive Technologie). Kapitel 3.3 konzentriert sich auf das Individuum und dessen Wahrnehmung einer potenziellen Technostress-Situation bei der Interaktion mit digitalen Technologien (HCI Perspektive Mensch). Durch ein Online-Experiment zeigt sich, dass die Integration von Gamification-Elementen in digitalen Technologien die bedrohende Wahrnehmung der gegebenen Situation des Einzelnen reduzieren kann. Zusammenfassend zielt diese Dissertation darauf ab, Forschung und Praxis mit neuen Erkenntnissen zu einer nachhaltigen Interaktion von Menschen mit digitalen Technologien zu bereichern, die sowohl umweltfreundliches Verhalten fördert als auch die psychische Gesundheit aufrechterhält und somit zu den aktuellen Nachhaltigkeitsbemühungen beiträgt

Effects of a reduction of dietary levels of calcium and phosphorus on performance, bone minerals and mineral excretion of turkey breeder hens in the rearing and laying period

Phosphorus (P) is an essential mineral in feed for livestock and has finite resources all over the world. The aim of this study was to obtain an idea about the reduction potential of P in the diets of turkey breeders. As the metabolism of P is interlinked with the metabolism of calcium (Ca), Ca was also examined. Therefore, the requirements of P and Ca were studied using a factorial approach. As data about the requirements of these minerals in turkey breeders is limited, the present study mostly used data from other poultry species. Thus, this study can be viewed as an approach to building new resilient data for turkey breeder hens. The results of the factorial approach were embedded in a feeding program for turkey breeder hens during rearing and laying with two different treatments. One group was fed a standard feed (practical diet used before the trial), while the other group was fed a Ca/P reduced feed. In total, four trials were conducted: trials I and III focused on the rearing period while trials II and IV focused on the laying period. All trials were observed independently but the hens from trial I were used also in trial II afterwards for studying long-term effects. In each trial, body weight and feed intake were measured throughout the trial period. Bone mineralization was studied in trial I, including analyses of bone ash as well as Ca and P in the bone ash from the tibia of fallen and culled animals. The egg components were studied in eggs from trial II, including analyses of the percentages of albumen, egg yolk, and egg shell; Ca in albumen; P in albumen; Ca in egg yolk; P in egg yolk; water in egg shell; Ca in egg shell; and P in egg shell. In trials II and IV, laying performance, egg weights, number (and causes) of culled eggs, fertility, hatchability, as well as body weight and fitness of the hatchlings were additionally observed. At the end of each trial, the concentrations of dry matter, Ca, and P in manure were analyzed and a nutrient balance was calculated to classify the results. Body weight development exhibited significant differences between the treatments in eight out of 30 weeks in trial I (five weeks had a higher mean weight in the group with standard feed; three weeks had a higher mean weight in the group with Ca/P reduced feed); three out of 28 weeks in trial II (two weeks had a higher mean weight in group with Ca/P reduced feed; one week had a higher mean weight in the group with standard feed); four out of 30 weeks in trial III (higher mean weight in the group with Ca/P reduced feed); and two weeks out of 28 in trial IV (higher mean weight in the group with Ca/P reduced feed). The feed intake data also fluctuated, with three out of 30 weeks exhibiting a significant difference in trial I (higher mean feed intake in the group with Ca/P reduced feed) and one week with a significant difference in trial II (higher mean feed intake in the group with standard feed). The observations throughout all of the trials revealed the tendency for a higher mean feed intake in the groups with Ca/P reduced feed. A significant difference concerning bone mineralization was not observed. Moreover, the results of laying performance, fertility, and hatchability exhibited no differences between the treatments. Regarding the egg weight in trial II, there were eight weeks with a significant difference between the treatments (seven weeks with a higher mean egg weight in the group with standard feed; one week with a higher mean egg weight in the group with Ca/P reduced feed). In trial IV, only one week exhibited a significant difference between the treatments (higher mean egg weight in the group with Ca/P reduced feed). Regarding the weight of hatchlings in trial II, three weeks had a significant difference between the groups (higher mean weight in the group with standard feed). In trial IV, no significant difference was observed for any week all throughout the trial period. The analyses of egg components revealed significant differences between the treatments according to the percentages of albumen and egg yolk and the calculated value of total Ca in the egg (including the shell). In trials I and III, significant differences existed between the treatments in the concentration of Ca in manure, with a lower level in the group with Ca/P reduced feed. This study concluded that a reduction in the dietary levels of Ca from 1.001.10% to 0.560.80% and of P from 0.480.61% to 0.350.50% (av. P) or 0.700.80% to 0.500.60% (total P) in rearing and a reduction of the dietary levels of Ca from 2.90% to 2.80% or 2.60% and of P from 0.36% to 0.30% or 0.24% (av. P) or from 0.65% to 0.50% (total P) in laying in the feed of turkey breeder hens are possible and did not result in disadvantages. As the present study also compared the results with required recommendations and target levels from breeding companies, it was also able to conclude that these levels are obsolete and should be adjusted downwards.Phosphor (P) ist ein essentielles Mineral in der Fütterung von Nutztieren, stammt aber aus erschöpflichen Quellen. Ziel dieser Studie war es das Potential einer Reduktion von P in der Fütterung von Putenelterntierhennen (PEH) auszuloten. Da die Metabolismen von P von Calcium (Ca) sich gegenseitig beeinflussen, wurde auch Ca mit betrachtet. Die Bedürfnisse von P und Ca wurden mittels faktorieller Bedarfsermittlung (fBE) bestimmt. Dabei stammten die meisten Daten von anderen Geflügelarten, da die Datenlage bezogen auf Puten und besonders PEH stark limitiert ist. Die Ergebnisse der fBE wurden in ein Futterprogramm für PEH eingebettet. Dabei wurde eine Gruppe der Tiere mit dem praxisüblichen Standardfutter (SF) versorgt, eine zweite Gruppe bekam ein Futter mit einem reduziertem Ca- und P-Gehalt (Versuchsfutter, VF). Insgesamt wurden vier Versuche (Vs) durchgeführt: Vs I und III in der Aufzucht-, Vs II und IV in der Legephase. Alle Vs wurden unabhängig betrachtet, Vs II erhielt aber die Tiere aus Vs I (um mögliche Langzeiteffekte beobachten zu können). In jedem Vs wurde das Körpergewicht (KG) und die Futteraufnahme (FA) über den gesamten Versuchszeitraum erfasst. Die Mineralstoffgehalte der Tibia-Knochen wurde an Knochen von gefallenen Tieren aus Vs I untersucht. Die Analysen umfassten dabei den Anteile an Knochenasche sowie Ca und P in der Knochenasche. Die Zusammensetzung und Inhaltsstoffe der Eier wurde an Eiern aus Vs II bestimmt und umfassten die Bestimmung der Anteile von Eiweiß, Eidotter und Eischale sowie Ca im Eiweiß, P im Eiweiß, Ca im Eidotter, P im Eidotter, Wasser in der Eischale, Ca in der Eischale und P in der Eischale. In Vs II und IV wurde zusätzlich auch noch die Legeleistung, die Eigewichte, die Menge (und Gründe) aussortierter Eier, die Befruchtungsrate, die Schlupfrate und das Gewicht und die Fitness der Küken über die gesamte Versuchsperiode erfasst. Am Ende jedes Vs wurde der Mist im Hinblick auf seine Konzentration von Trockensubstanz sowie Ca und P analysiert. Anschließend wurde zusätzlich eine Nährstoffbilanz von Ca und P berechnet um die Ergebnisse einordnen zu können. Die Gewichtsentwicklung der Hennen zeigte signifikante (sig.) Unterschiede zwischen beiden Gruppen in acht von insgesamt 30 Wochen in Vs I (fünf mit höherem mittleren KG in der Gruppe mit SF, drei mit höherem mittleren KG in der Gruppe mit VF), in drei von insgesamt 28 Wochen in Vs II (zwei mit höherem mittleren KG in der Gruppe mit SF, eine mit höherem mittleren KG in der Gruppe mit VF), vier von insgesamt 30 Wochen in Vs III (höheres mittleres KG in der Gruppe mit VF) und zwei von insgesamt 28 Wochen in Vs IV (höheres mittleres KG in der Gruppe mit VF). Auch die FA in diesem Versuch zeigte ein unklares Bild. In Vs I zeigte sich in drei unterschiedlichen Wochen ein sig. Unterschied zwischen beiden Gruppen (höhere FA in der Gruppe mit VF). In Vs II konnte nur in einer Woche ein sig. Unterschied gefunden werden (höhere FA in der Gruppe mit SF). Die Betrachtung aller Vs zeigte einen Trend zu einer höheren FA in der Gruppe mit VF. Die Analysen der Knochenzusammensetzung zeigten keinen Unterschied zwischen beiden Gruppen. Auch die Ergebnisse in Bezug auf Legeleistung, Befruchtungsrate und Schlupfrate zeigten keine Unterschiede. Die Ergebnisse zum Eigewicht zeigten acht Wochen mit einem sig. Unterschied zwischen beiden Gruppen (sieben mit höherem mittleren Eigewicht in der Gruppe mit SF, eine mit höherem mittleren Eigewicht in der Gruppe mit VF). In Vs IV zeigte nur eine Gruppe diesen Unterschied (höheres mittleres Eigewicht in der Gruppe mit VF). Das Gewicht der Küken in Vs II zeigte drei Wochen mit einem sig. Unterschied zwischen beiden Gruppen (höheres mittleres Kükengewicht in der Gruppe mit SF). In Vs IV konnten kein sig. Unterschied zwischen den beiden Gruppen beobachtet werden. Die Analyse der Eiinhaltsttoffe zeigte einen sig. Unterschied zwischen beiden Gruppen in Bezug auf den Gehalt von Eiweiß, Eidotter und dem berechneten Gesamtanteil von Ca im Ei (inklusive Eischale). Vs I und III zeigten einen sig. Unterschied beider Gruppen bei der Konzentration von Ca im Mist (niedrigere Konzentration in der Gruppe mit VF). Es kann geschlussfolgert werden, dass eine Reduktion der Konzentration von Ca von 1,00-1,10% zu 0,56-0,80% und eine Reduktion der Konzentration von P von 0,48-0,61% zu 0,35-0,50% (verf. P) bzw. 0,70-0,80% zu 0,50-0,60% (Gesamt-P) im Futter von PEH im Verlauf der Aufzucht zu keinen negativen Auswirkungen auf die Tiere führte. Auch eine Reduktion der Konzentration von Ca von 2,90% zu 2,80% oder 2,60% und eine Reduktion der Konzentration von P von 0,36% zu 0,30% oder 0,24% (verf. P) bzw. 0,65% zu 0,50% (Gesamt-P) im Futter von PEH in der Legephase zeigte keine negative Auswirkung auf die Entwicklung und Leistung der Tiere. Der Vergleich der Ergebnisse mit Zielvorgaben von Zuchtunternehmen zeigte, dass diese Werte veraltet sind und einer Überarbeitung und Korrektur hin zu niedrigeren Werten bedürfen

Essays in health economics

As the global economy and healthcare evolve, subjective well-being is increasingly becoming a topic of interest in the field of health economics. In this dissertation, we try to investigate subjective well-being from two related aspects: obesity and marriage. Obesity is a global health crisis that has reached alarming proportions in recent years. Defined as an excessive accumulation of body fat, obesity has far-reaching implications for both individ- ual health and society as a whole. Its prevalence has steadily risen, with over 650 million adults worldwide classified as obese, according to data from the World Health Organization (WHO). This epidemic has led to a surge in obesity-related health problems, including diabetes, cardio- vascular disease, and certain types of cancer, making it a pressing concern for healthcare systems and policymakers. Estimates of the cost of obesity are an important basis for the development and evaluation of obesity-related policies. Previous studies have estimated the direct and indirect costs of obesity, but in addition to these, the intangible costs of obesity are also noteworthy. The intangi- ble costs of obesity are associated with a loss of well-being. In addition, obesity-related inequality may also combine with peer effects to lead to lower well-being in obese individuals. So, ignoring the intangible costs of obesity may lead to underestimating the benefits of obesity control policies. Marriage, without a doubt, is a major event in life. People from almost any socio-cultural back- ground consider marriage-related decisions such as whether to get married, when to get married, and with whom to get married. But nowadays, in increasingly countries around the world, mar- riage rates continue to decline and the age of first marriage continues to be delayed, so we sought to analyze whether these trends are related to marriage-related well-being. The contributions of each chapter are shown below: Chapter 2 uses SOEP 2002-2018 data and a life satisfaction-based compensation approach to quantify the intangible costs of overweight and obesity. Previous literature documents the direct and indirect economic costs of obesity, yet none has attempted to quantify the intangible costs of obesity. This study focuses on quantifying the intangible costs of one unit body mass index (BMI) increase and being overweight and obese in Germany. Our results underscore how existing research into obesitys economic toll may underestimate its true costs, and they strongly imply that if obesity interventions took the intangible costs of obesity into account, the economic benefits would be considerably larger. Chapter 3 uses data from the German Socio-Economic Panel (GSOEP), investigates the changes in the BMI distribution and obesity inequality among German adults aged 18+ between 2002-2018 and estimates the relationship between obesity inequality and subjective well-being. The results show that the rise in obesity prevalence is mainly due to an overall rightward shift of the BMI distribution, accompanied by an increase in left skewness. Over the entire 16-year period, obe- sity inequality increased significantly, especially among females, those with low education levels, and low-income groups. The results also document a significant association between different measures of obesity inequality and subjective well-being, especially among women. Chapter 4 explores the trends in the subjective well-being (SWB) of never-married people (referenced with the married) and the factors that account for the gaps in SWB between never- married and married people. By employing a harmonized data from surveys conducted in six distinct countries, namely Australia (HILDA), South Korea (KLIPS), Russia (RLMS), Switzerland (SHP), Germany (SOEP), and the United Kingdom (BHPS and UKHLS), our analysis discerns a consistent and statistically significant association between never-married status and lower levels of life satisfaction, a relationship that has exhibited no substantial alteration over time. Particularly noteworthy is the discernible reduction in life satisfaction among never-married individuals in South Korea in comparison to their married counterparts. The thesis concludes with a short summary in chapter five.Im Zuge der Entwicklung der globalen Wirtschaft und des Gesundheitswesens wird das subjektive Wohlbefinden zunehmend zu einem interessanten Thema im Bereich der Gesundheitsökonomie. In dieser Dissertation versuche ich, das subjektive Wohlbefinden aus zwei verwandten Perspektiven zu untersuchen: Fettleibigkeit und Ehe. Fettleibigkeit stellt eine weltweite Gesundheitskrise dar, die in den letzten Jahren alarmierende Ausmaße erreicht hat. Als übermäßige Ansammlung von Körperfett definiert, hat die Fettleibigkeit weitreichende Auswirkungen sowohl auf die individuelle Gesundheit als auch auf die Gesellschaft als Ganzes. Ihre Verbreitung hat kontinuierlich zugenommen, und nach Daten der Weltgesundheitsorganisation (WHO) gelten weltweit über 650 Millionen Erwachsene als fettleibig. Diese Epidemie hat zu einem Anstieg der fettleibigkeitsbedingten Gesundheitsprobleme geführt, darunter Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und bestimmte Krebsarten, was sie zu einer drängenden Angelegenheit für Gesundheitssysteme und politische Entscheidungsträger macht. Schätzungen der Kosten der Fettleibigkeit bilden eine wichtige Grundlage für die Entwicklung und Evaluierung von politischen Maßnahmen zur Fettleibigkeitsbekämpfung. Frühere Studien haben die direkten und indirekten Kosten der Fettleibigkeit geschätzt, aber zusätzlich dazu sind auch die immateriellen Kosten der Fettleibigkeit beachtenswert. Die immateriellen Kosten der Fettleibigkeit sind mit einem Verlust des Wohlbefindens verbunden. Darüber hinaus können fettleibigkeitsbedingte Ungleichheiten zusammen mit Peer-Effekten zu einem geringeren Wohlbefinden bei fettleibigen Personen führen. Daher kann die Vernachlässigung der immateriellen Kosten der Fettleibigkeit dazu führen, dass die Vorteile von Maßnahmen zur Fettleibigkeitskontrolle unterschätzt werden. Die Ehe ist zweifellos ein bedeutendes Ereignis im Leben eines Menschen. Menschen aus nahezu jedem soziokulturellen Hintergrund treffen Entscheidungen im Zusammenhang mit der Ehe, wie etwa die Frage, ob sie heiraten sollen, wann sie heiraten sollen und mit wem sie heiraten sollen. Doch heutzutage sinken in immer mehr Ländern weltweit die Heiratsraten, und das Alter bei der ersten Heirat wird immer weiter hinausgeschoben. Daher haben wir untersucht, ob diese Trends im Zusammenhang mit dem durch die Ehe bedingten Wohlbefinden stehen. Die Beiträge jedes Kapitels werden nachfolgend aufgezeigt: Kapitel 2 verwendet Daten aus dem Sozio-oekonomischen Panel (SOEP) der Jahre 2002 bis 2018 und einen auf Lebenszufriedenheit basierenden Kompensationsansatz, um die immateriellen Kosten von Übergewicht und Fettleibigkeit zu quantifizieren. Die bisherige Literatur dokumentiert die direkten und indirekten wirtschaftlichen Kosten der Fettleibigkeit, jedoch hat bisher niemand versucht, die immateriellen Kosten der Fettleibigkeit zu quantifizieren. Diese Studie konzentriert sich darauf, die immateriellen Kosten eines Anstiegs des Body-Mass-Index (BMI) um eine Einheit sowie die Kosten des Übergewichts und der Fettleibigkeit in Deutschland zu quantifizieren. Unsere Ergebnisse verdeutlichen, wie bestehende Forschung zur wirtschaftlichen Belastung durch Fettleibigkeit die tatsächlichen Kosten unterschätzen könnte, und sie legen nahe, dass, wenn Maßnahmen zur Bekämpfung von Fettleibigkeit die immateriellen Kosten berücksichtigen würden, die wirtschaftlichen Vorteile erheblich größer wären. Kapitel 3 verwendet Daten aus dem Deutschen Sozio-oekonomischen Panel (GSOEP), untersucht die Veränderungen in der Verteilung des BMI und der Fettleibigkeitsungleichheit bei deutschen Erwachsenen ab 18 Jahren zwischen 2002 und 2018 und schätzt die Beziehung zwischen der Fettleibigkeitsungleichheit und dem subjektiven Wohlbefinden. Die Ergebnisse zeigen, dass der Anstieg der Fettleibigkeitsprävalenz hauptsächlich auf eine insgesamt nach rechts verschobene BMI-Verteilung zurückzuführen ist, begleitet von einer Zunahme der Linksschiefe. Über den gesamten Zeitraum von 16 Jahren hinweg stieg die Fettleibigkeitsungleichheit signifikant an, insbesondere bei Frauen, Personen mit geringer Bildung und niedrigen Einkommensgruppen. Die Ergebnisse dokumentieren auch eine signifikante Verbindung zwischen verschiedenen Maßnahmen der Fettleibigkeitsungleichheit und dem subjektiven Wohlbefinden, insbesondere bei Frauen. Kapitel 4 untersucht die Trends im subjektiven Wohlbefinden (SWB) von nie verheirateten Personen (verglichen mit Verheirateten) und die Faktoren, die die Unterschiede im SWB zwischen nie verheirateten und verheirateten Personen erklären. Durch die Verwendung harmonisierter Daten aus Umfragen in sechs verschiedenen Ländern, nämlich Australien (HILDA), Südkorea (KLIPS), Russland (RLMS), der Schweiz (SHP), Deutschland (SOEP) und dem Vereinigten Königreich (BHPS und UKHLS), zeigt unsere Analyse eine konsistente und statistisch signifikante Assoziation zwischen dem Status "nie verheiratet" und niedrigeren Lebenszufriedenheitsniveaus auf, eine Beziehung, die sich im Laufe der Zeit nicht wesentlich verändert hat. Besonders bemerkenswert ist die deutliche Reduzierung der Lebenszufriedenheit bei nie verheirateten Personen in Südkorea im Vergleich zu ihren verheirateten Pendants. Die Dissertation schließt mit einer kurzen Zusammenfassung in Kapitel fünf

A computational study on the effects of the organizational structures on the risk of different types of banking groups

In this dissertation, two theoretical models are used to compare centralized and decentralized banking structures. In the first approach, the problem for both banks is to choose an expansive or restrictive credit policy without having complete knowledge of the state of the overall and local economies. Observing and appraising verifiable information (hard information) is the benefit of the centralized banks, whereas considering unverifiable information (soft information) about the local economies, so-called soft signals, is the important asset of the decentralized banks. To compare two banking systems, the risk-return trade-off method is used to determine which type of banking system might have better performance. Although the overestimation of the local economy may have a negative impact, this soft signal has a quite positive impact on risk measures in general. As a result, decentralized bank managers are better at detecting bad loans in their banks. In addition, because small banks have less bureaucracy, the borrower can obtain credit more effortlessly and swiftly. In the second approach, a theoretical bank run model based on Chari and Jagannathan (1988) is developed by implementing a cheap talk game to compare banking structures during bank shocks when managers communicate strategically with depositors to prevent non-efficient bank runs. These two banks behaved considerably differently in the local economy, and this issue is directly tied to regional culture. The limitation of punishment in the legal system incentivizes the management system in centralized banks at some point to be cunning. Consequently, based on the modified model, the higher the punishment or the lower the salary, the less likely the manager is to be persuaded to lie. On the other hand, in small banks, trust and soft information between bank management and depositors protect inefficient bank runs. A decentralized banking system can improve the financial systems credibility by mitigating undesirable shocks during times of crisis. Hence, having decentralized banks in the banking structure increases the depositors welfare.In dieser Dissertation werden zwei theoretische Modelle verwendet, um zentralisierte und dezentralisierte Bankenstrukturen zu vergleichen. Im ersten Ansatz besteht das Problem für beide Banken darin, sich für eine expansive oder restriktive Kreditpolitik zu entscheiden, ohne vollständige Kenntnisse über den Zustand der gesamten und der lokalen Wirtschaft zu haben. Die Beobachtung und Bewertung überprüfbarer Informationen (hard Informationen) ist der Vorteil der zentralisierten Banken, während die Berücksichtigung nicht überprüfbarer Informationen (soft Informationen) über die lokalen Volkswirtschaften, so genannte weiche Signale, der wichtige Vorteil der dezentralisierten Banken ist. Um zwei Bankensysteme miteinander zu vergleichen, wird die Methode des Risiko-Rendite-Trade-Offs verwendet, um festzustellen, welche Art von Bankensystem die bessere Leistung aufweist. Obwohl sich die Überschätzung der lokalen Wirtschaft negativ auswirken kann, hat dieses weiche Signal einen recht positiven Einfluss auf die Risikokennzahlen im Allgemeinen. Infolgedessen sind dezentralisierte Bankmanager besser in der Lage, faule Kredite in ihren Banken zu erkennen. Da kleine Banken weniger Bürokratie haben, kann der Kreditnehmer außerdem müheloser und schneller einen Kredit erhalten. Im zweiten Ansatz wird ein theoretisches Bank-Run-Modell auf der Grundlage von Chari und Jagannathan (1988) entwickelt, indem ein "cheap talk game" eingeführt wird, um die Bankstrukturen während eines Bankschocks zu vergleichen, wenn die Manager strategisch mit den Einlegern kommunizieren, um einen ineffizienten Bank-Run zu verhindern. Diese beiden Banken verhielten sich in der lokalen Wirtschaft sehr unterschiedlich, und dieses Problem ist direkt mit der regionalen Kultur verbunden. Die Beschränkung der Bestrafung im Rechtssystem gibt dem Managementsystem in zentralisierten Banken einen gewissen Anreiz, gerissen zu sein. Je höher die Strafe oder je niedriger das Gehalt, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Manager zur Lüge überredet wird, so das modifizierte Modell. Andererseits schützen in kleinen Banken Vertrauen und weiche Informationen zwischen der Bankleitung und den Einlegern vor ineffizienten Bank-Runs. Ein dezentrales Bankensystem kann die Glaubwürdigkeit des Finanzsystems verbessern, indem es unerwünschte Schocks in Krisenzeiten abmildert. Dezentrale Banken in der Bankenstruktur erhöhen also den Wohlerhalt der Einleger

Integrative taxonomy of platygastrine wasps of Germany

In the context of the sixth mass extinction, our understanding of insect decline is severely limited by a lack of information on biodiversity. Many highly abundant and diverse insect groups remain unidentifiable to species or even to genus. The parasitoid wasp superfamily Platygastroidea is one such dark taxon. The taxonomic impediment is especially severe in the Palearctic Platygastrinae due to the proliferation of names with vague concepts. Platygastrine wasps parasitize the hyper-diverse Cecidomyiidae (Diptera), suggesting that their species richness may be correspondingly high. Revisionary work is needed to identify named species and to discover new ones. This work applies integrative taxonomic methods to address the most pressing problems within the subfamily. The research presented in this dissertation focuses on Europe, particularly Germany, which is the current center of insect decline research as well as a historical center of platygastrine taxonomy. As part of this work, historical descriptions and their associated type material were examined and clarified so that further revisionary work can occur. The dissertation is structured in five chapters, of which two are published and three are unpublished. The first chapter reviews 18 genera of Platygastridae described by Arnold Förster (1856), most of which represent distinct and recognizable lineages. The study provides their taxonomic history, diagnostic remarks, English translations, and illustrations of important specimens from the Förster collection in the Natural History Museum Vienna. The collection also includes original exemplar specimens of European species whose types have been lost. Potential neotypes and lectotypes from this material are noted, with the aim of improving nomenclatural stability in the group. Potential neotypes were found for Amblyaspis forticornis (Nees, 1834), Isocybus grandis (Nees, 1834), Platygaster striolata Nees, 1834, and Trichacis tristis (Nees, 1834). Lectotypes will be designated for Platygaster spinigera Nees, 1834, which will be transferred to Leptacis, and for Platygaster corvina Förster, 1861, with Platygaster henkvlugi Buhl, 1996 treated as a junior synonym. Synopeas mutica (Nees, 1834) should be transferred back to Platygaster. The second chapter addresses generic concepts within Platygastrinae sensu Ashmead. Part of Platygastrinae (former Inostemmatinae sensu Ashmead) was reviewed and keyed by Masner & Huggert (1989). However, more than half of the genera in the subfamily, including the vast majority of species, have not been revised. A working key to 14 major world genera, the first of its kind, is provided. An additional six genera and three subgenera of uncertain placement are discussed. The third chapter focuses on nomenclatural problems in the genus Platygaster Latreille, which is the type genus for its subfamily, family, and superfamily. It is also the largest genus in Platygastroidea with nearly 700 species, and recent evidence indicates that it is not monophyletic. It is necessary to establish the identity of the type specimen, as well as the identities of the 13 generic junior synonyms and four subgenera, in order to proceed with taxonomic divisions. The type specimen Scelio ruficornis Latreille, 1805, lost to science for 192 years, was rediscovered. However, it does not belong to the prevailing concept of Platygaster, but to Isocybus Förster, which has extreme taxonomic ramifications. The proposed solution would replace the type species of each genus in order to retain prevailing usage and prevent widespread confusion. A petition is presented to designate Epimeces ensifer Westwood as the type of Platygaster and Scelio ruficornis as the type of Isocybus. In the fourth chapter, the genus Trichacis Förster is revised for Europe. Examination of historical and modern collections combined with DNA barcoding revealed the presence of only a single species in Europe, Trichacis tristis (Nees, 1834), redescribed here. The results suggest that T. tristis has 14 junior synonyms: T. abdominalis (Thomson, 1859); T. bidentiscutum Szabó, 1981; T. didas (Walker, 1835); T. fusciala Szabó, 1981; T. hajduica Szabó, 1981; T. illusor Kieffer, 1916; T. nosferatus Buhl, 1997; T. pisis (Walker, 1835); T. persicus Asadi & Buhl, 2021; T. pulchricornis Szelényi, 1953; T. quadriclava Szabó, 1981; T. remulus (Walker, 1835); T. vitreus Buhl, 1997; and T. weiperti Buhl, 2019. Four species should be transferred to Amblyaspis Förster: T. afurcata Szabó, 1977, T. hungarica Szabó, 1977, T. pannonica Szabó, 1977, and T. tatika Szabó, 1977. Intraspecific variation, biological associations, and taxonomic history are discussed. DNA barcodes are provided and analyzed in the context of worldwide Trichacis and its sister genus Isocybus Förster. The fifth chapter examines platygastrid diversity in Germany in the context of insect decline. DNA barcodes indicate the presence of 178 observed species, with an estimated total of 290. GBOL sampling captured an estimated 93.7% of total species richness, but only 45.8% of rare species. A case study from Isocybus compares historical specimens, DNA barcode vouchers, and ecological data to illustrate the possible decline of a wetland parasitoid species. Altogether, the research demonstrates the importance of historical material, especially type specimens, in understanding biodiversity through time, and provides an essential taxonomic foundation for much-needed modern identification resources for Platygastrinae in the western Palearctic and beyond.Mitten im sechsten Massensterben ist unser Verständnis des Insektenrückgangs durch mangelhafte Informationen über die biologische Vielfalt noch immer stark eingeschränkt. Viele der häufigen und artenreichen Insektengruppen lassen sich nicht bis zur Art oder Gattung bestimmen, verweilen daher im Dunkeln. Platygastroidea, eine Überfamilie parasitoider Wespen, stellt ein solches "dark Taxon" dar. Bei paläarktischen Platygastrinae ist die taxonomische Bearbeitung besonders schwer, da es in einer Vielzahl von Taxa Unklarheiten gibt. Platygastrinae parasitieren die sehr artenreichen Cecidomyiidae (Diptera), was darauf schließen lässt, dass ihr Artenreichtum ebenfalls entsprechend groß sein könnte. Taxonomische Revisionen sind erforderlich, um beschriebene Arten zu identifizieren und neue zu entdecken. Die vorliegende Arbeit nutzt integrative Taxonomie, um die dringendsten Probleme dieser Unterfamilie anzugehen. Der Forschungsschwerpunkt liegt auf Europa, insbesondere Deutschland, das aktuelle Zentrum der Erforschung des Insektensterben, sowie ein historisches Zentrum der Platygastrinen-Taxonomie. Die Dissertation ist in fünf Kapitel unterteilt, von denen zwei veröffentlich und drei unveröffentlicht sind. Das erste Kapitel liefert einen Überblick über die 18 von Arnold Förster (1856) beschriebenen Gattungen der Platygastridae. Informationen über ihre Taxonomie, Anmerkungen zur Diagnose, Übersetzungen sowie Abbildungen wichtiger Exemplare aus der Förster-Sammlung im Naturhistorischen Museum Wien werden bereitgestellt. Die Sammlung Förster enthält zudem wichtige Original-Exemplare europäischer Arten, deren Typen unauffindbar sind. Potenzielle Neotypen und Lectotypen aus diesem Material sind vermerkt, um die nomenklatorische Stabilität der Gruppe zu verbessern. Potenzielle Neotypen wurden für Amblyaspis forticornis (Nees, 1834), Isocybus grandis (Nees, 1834), Platygaster striolata Nees, 1834, und Trichacis tristis (Nees, 1834) gefunden. Lectotypen werden für P. spinigera Nees, 1834, die zu Leptacis gestellt wird, und für P. corvina Förster, 1861, bestimmt, wobei Platygaster henkvlugi Buhl, 1996 als jüngeres Synonym zur letztgenannten Art behandelt wird. Synopeas mutica (Nees, 1834) sollte zurück zu Platygaster gestellt werden. Das zweite Kapitel befasst sich mit Gattungskonzepten innerhalb der Platygastrinae sensu Ashmead. Ein Teil der Platygastrinae (früher Inostemmatinae sensu Ashmead) wurde von Masner & Huggert (1989) überarbeitet und ein Bestimmungsschlüssel bereitgestellt. Viele Gattungen dieser Unterfamilie, einschließlich der meisten Arten, wurden jedoch nicht überarbeitet. Ein Bestimmungsschlüssel für 14 wichtige Gattungen der Welt wird vorgelegt. Weitere sechs Gattungen und drei Untergattungen mit unsicherer Stellung werden diskutiert. Das dritte Kapitel stellt die nomenklatorischen Probleme in der Gattung Platygaster Latreille dar, die Typusgattung der Überfamilie. Mit fast 700 Arten ist sie die größte Gattung der Platygastroidea, die nach neueren Erkenntnissen nicht monophyletisch ist. Das Aufklären der Identitäten des Typusexemplars, 13 jüngerer Synonyme und vier Untergattungen ist wichtig, um mit der taxonomischen Aufarbeitung fortzufahren. Das Typusexemplar von Scelio ruficornis, das 192 Jahre lang für die Wissenschaft als verschollen galt, wurde wiederentdeckt. Der Typus passt jedoch nicht zum vorherrschenden Konzept von Platygaster, sondern von Isocybus. Dies hat bedeutende taxonomische Auswirkungen. Als Lösung wird empfohlen, die Typusarten der einzelnen Gattungen zu ersetzen, um die aktuelle Namensnutzung beizubehalten und Verwirrung zu verhindern. Die Designation von Epimeces ensifer Westwood als Typusart von Platygaster und Scelio ruficornis als Typusart von Isocybus wird vorgeschlagen. In Kapitel vier wird die Gattung Trichacis Förster für Europa überarbeitet. Eine Untersuchung von historischem und neuem Sammlungsmaterial in Kombination mit DNA-Barcoding offenbarte das Vorhandensein einer einzigen Art in Europa, Trichacis tristis (Nees, 1834), die hier neu beschrieben wird. Die Ergebnisse zeigen, dass T. tristis 14 jüngere Synonyme hat: T. abdominalis (Thomson, 1859); T. bidentiscutum Szabó, 1981; T. didas (Walker, 1835); T. fusciala Szabó, 1981; T. hajduica Szabó, 1981; T. illusor Kieffer, 1916; T. nosferatus Buhl, 1997; T. pisis (Walker, 1835); T. persicus Asadi & Buhl, 2021; T. pulchricornis Szelényi, 1953; T. quadriclava Szabó, 1981; T. remulus (Walker, 1835); T. vitreus Buhl, 1997; und T. weiperti Buhl, 2019. Vier Arten sollten zu Amblyaspis Förster gestellt werden: T. afurcata Szabó, 1977, T. hungarica Szabó, 1977, T. pannonica Szabó, 1977 und T. tatika Szabó, 1977. Intraspezifische Variationen, biologische Assoziationen und die taxonomische Geschichte werden diskutiert. DNA-Barcodes werden bereitgestellt und im Kontext der weltweiten Arten von Trichacis und ihrer Schwestergattung Isocybus Förster analysiert. Im fünften Kapitel wird die Diversität der Platygastriden in Deutschland im Hinblick auf das Insektensterben untersucht. DNA-Barcodes weisen auf das Vorhandensein von 178 Arten hin, bei einer geschätzten Gesamtzahl von 290 Arten. Die Studie erfasste geschätzt 93,7 % des gesamten Artenreichtums, aber nur 45,8 % der seltenen Arten. Eine Untersuchung der Gattung Isocybus mittels historischer Belege, DNA-Barcodes und ökologischer Daten zeigt den potentiellen Rückgang einer Parasitoidenart. Diese Arbeit demonstriert, wie wichtig Sammlungen, insbesondere Typusexemplare, für das Verständnis der Artenvielfalt im Laufe der Zeit sind und liefert die taxonomische Grundlage für die dringend benötigten modernen Bestimmungshilfen der Platygastrinae in der westlichen Paläarktis und darüber hinaus

Artificial intelligence and robots in services : theory and management of (future) humanrobot service interactions

During the past decade, service robots have increasingly been deployed in a wide variety of services, where they co-produce service outcomes with and for the benefit of internal or external customers within humanrobot service interactions (HRSI). Although the introduction of different service robot types into the marketplace promises efficiency gains, it changes premises of service encounter theory and practice fundamentally. Moreover, introducing service robots without considering external or internal customers needs can lead to negative service outcomes. This thesis aims to generate knowledge on how the introduction of different service robot types (i.e., embodied and digital service robots) in internal and external service encounters changes fundamental premises of service encounter theory and impacts HRSI outcomes. In doing so, it leverages different scientific methods and focuses on external service encounters with digital and embodied service robots, as well as internal service encounters with digital service robots. Chapter 2 aims to advance service encounter theory in the context of HRSI in external service encounters by conceptually developing a service encounter theory evaluation scheme to assess a theorys fit to explain HRSI-related phenomena. The scheme includes individual and contextual factors that bound theoretical premises and, hence, supports scholars in assessing standing service encounter theories. The chapter also puts forth an exemplary assessment of role theory and provides detailed avenues for future research. Chapter 3 aims to synthesize the great wealth of knowledge on HRSI related to external service encounters with embodied service robots. By conducting a comprehensive systematic literature review, the chapter identifies 199 empirical research articles across scientific fields that can inform service research on how to successfully introduce service robots into the organizational frontline. To organize the plethora of research findings, this chapter develops a new structuring framework (D3: design, delegate, deploy). It utilizes this framework to provide a comprehensive overview of the empirical HRSI literature, delineates practical implications, and identifies gaps in literature to identify promising future research avenues. Chapter 4 also addresses HRSI in external service encounters but focuses specifically on the transformative potential of embodied service robots to enhance vulnerable consumers (i.e., children and older adults) well-being in social isolation. To identify how different robots can enhance well-being, this chapter follows a conceptual approach and integrates findings from service research, social robotics, social psychology, and medicine. The chapter develops a typology of robotic transformative service (i.e., entertainer, social enabler, mentor, and friend) as a function of consumers state of social isolation, well-being focus, and robot capabilities and a future research agenda for robotic transformative service research (RTSR). This work guides service consumers and providers, as well as robot developers, in identifying and developing the most appropriate robot type for advancing the well-being of vulnerable consumers in social isolation. Finally, Chapter 5 focuses on HRSI research in the context of interactions with digital service robots in internal service encounters. Based on a comprehensive literature review paired with a qualitative study, it conceptionally develops a new concept of a collaborative, digital service robot: a collaborative intelligence system (i.e., CI system) that co-produces service with employees. Drawing from service encounter needs theory, the chapter also empirically tests the effect of CI systems on employee need fulfillment (i.e., need for control, cognition, self-efficacy, and justice) and, in turn, on responsibility taking in two scenario-based experiments. The results uncover divergent mechanisms of how the fulfillment of service encounter needs drives the effect of CI systems on outcome responsibility for different employee groups. Service scholars and managers benefit from a blueprint for designing collaborative digital service robots and an understanding of their effects on employee outcomes in service co-production. In summary, this thesis contributes to literature by providing new insights into different types of HRSI by consolidating HRSI knowledge, developing and advancing HRSI concepts and theory, and empirically investigating HRSI-related phenomena. The new insights put forth in this thesis are discussed and implications for service theory and practice are delineated.Serviceroboter werden zunehmend für Dienstleistungen eingesetzt, wobei sie mit und zum Nutzen von internen oder externen Kunden im Rahmen von Mensch-Roboter-Service-Interaktionen (MRSI) Serviceergebnisse co-produzieren. Die Einführung verschiedener Arten von Servicerobotern (d. h. verkörperte und digitale) verspricht Effizienzgewinne, verändert jedoch grundlegende Prämissen der Theorie und Praxis von Dienstleistungsinteraktionen. Darüber hinaus kann die Einführung von Servicerobotern ohne die Berücksichtigung von Kundenbedürfnissen zu negativen Serviceergebnissen führen. Ziel dieser Dissertation ist es, Wissen darüber zu generieren, wie die Einführung verschiedener Robotertypen in internen und externen Dienstleistungsinteraktionen grundlegende theoretische Prämissen von Dienstleistungsinteraktionen verändert und sich auf die Ergebnisse von MRSI auswirkt. Um dieses Ziel zu erreichen werden unter Einsatz verschiedener wissenschaftlicher Methoden drei verschiedene Arten von MRSI untersucht. Kapitel 2 zielt darauf ab, die Theorie der Dienstleistungsinteraktion im Kontext von MRSI in externen Dienstleistungsinteraktionen weiterzuentwickeln und konzeptioniert ein Bewertungsschema für bestehende Theorien der Dienstleistungsbegegnung. Das Schema umfasst individuelle und kontextuelle Faktoren, die die ursprünglichen theoretischen Prämissen von Mensch-zu-Mensch Dienstleistungsinteraktionen beeinflussen und unterstützt somit Wissenschaftler bei der Bewertung von Theorien zur Verwendung im MRSI Kontext. Das Kapitel enthält eine beispielhafte Bewertung der Rollentheorie und zeigt detaillierte Wege für zukünftige Forschung auf. Kapitel 3 zielt darauf ab, die große Fülle an Wissen über MRSI im Kontext externer Dienstleistungsinteraktionen mit verkörperten Servicerobotern zu synthetisieren. Durch eine systematische, interdisziplinäre Literaturanalyse identifiziert das Kapitel 199 empirische Forschungsartikel, die Erkenntnisse liefern, wie Serviceroboter erfolgreich in den Dienstleistungsprozess eingebunden werden können. Um die Fülle an Forschungsergebnissen zu ordnen, entwickelt dieses Kapitel ein neues, strukturierendes Modell (D3 framework: design, delegate, deploy). Dieses wird im Rahmen des Kapitels genutzt, um einen umfassenden Überblick über die empirische MRSI-Forschung zu geben, praktische Implikationen abzuleiten und Forschungslücken aufzuzeigen. Kapitel 4 befasst sich ebenfalls mit MRSI in externen Dienstleistungsinteraktionen, konzentriert sich aber auf das transformative Potenzial von verkörperten Servicerobotern zur Steigerung des Wohlbefindens von sozial isolierten, vulnerablen Verbrauchern (d. h. Kinder und ältere Erwachsene). Um herauszufinden, wie verschiedene Roboter das Wohlbefinden steigern können, integriert das Kapitel Erkenntnisse aus der Dienstleistungsforschung, der sozialen Robotik, der Sozialpsychologie und der Medizin. Dabei wird eine Typologie von vier transformativen Robotern in Abhängigkeit vom Zustand der sozialen Isolation des Verbrauchers, der Art des Wohlbefindens und den Fähigkeiten des Roboters entwickelt. Weiterhin wird eine detaillierte Forschungsagenda im Kontext transformativer Dienstleistungserstellung durch Roboter erarbeitet. Diese Arbeit hilft Dienstleistungsnehmern und -anbietern sowie Roboterentwicklern bei der Identifizierung und Entwicklung des am besten geeigneten Robotertyps zur Förderung des Wohlbefindens von sozial isolierten, vulnerablen Verbrauchern. Abschließend fokussiert Kapitel 5 die MRSI-Forschung im Kontext interner Dienstleistungsinteraktionen mit digitalen Servicerobotern. Auf Basis einer Literaturanalyse gepaart mit einer qualitativen Studie wird ein neues Konzept eines kollaborativen, digitalen Serviceroboters entwickelt: ein Collaborative Intelligence System (CI System), das in Zusammenarbeit mit Mitarbeitern Dienstleistungsergebnisse co-produziert. Anhand szenariobasierter Experimente wird empirisch untersucht, ob CI Systeme psychosoziale Bedürfnisse von Mitarbeitern befriedigen können und damit die mitarbeiterseitige Übernahme von Verantwortung für gemeinsam produzierte Ergebnisse gefördert wird. Die Ergebnisse decken für verschiedene Mitarbeitergruppen unterschiedliche Mechanismen auf, wie die Erfüllung von Bedürfnissen in der Dienstleistungsinteraktionen die Wirkung von CI Systemen auf die mitarbeiterseitige Übernahme von Verantwortung beeinflusst. Dienstleistungsforscher und -manager profitieren von einer Blaupause für die Gestaltung kollaborativer Dienstleistungsroboter und einem Verständnis für deren Auswirkungen auf Mitarbeitende. Insgesamt leistet diese Dissertation einen Beitrag zur Dienstleistungsforschung, indem sie neue Erkenntnisse über verschiedene Arten von MRSI liefert, das bestehende MRSI-Wissen konsolidiert, neue MRSI-Konzepte und -Theorien entwickelt bzw. weiterentwickelt und MRSI-bezogene Phänomene empirisch untersucht. Die neuen Erkenntnisse werden diskutiert und Implikationen für die Dienstleistungstheorie und -praxis abgeleitet

Characterization and modulation of technofunctional properties of pea proteins

Plant-derived ingredients for food formulation have gained increasing interest in recent years as animal products pose a higher burden on the environment. Among plant proteins, those from pea (Pisum sativum L.) are of particular interest because of their low allergenicity, low cost, high availability, and good reputation among consumers. However, the technofunctionality of pea proteins is often inferior to animal-derived proteins limiting a more widespread use in food products. These technofunctional properties include - among others - foaming, gelling, and binding of other ingredients and it depends on the food product, which functionality food scientists must utilize and optimize. Cost effective approaches to improve the technofunctionality of pea proteins are therefore desirable and would allow the industry to further implement the use of sustainable ingredients in foods. In line with these overall goals, the aim of the first section of this thesis was to characterize a commercial pea protein isolate and to modulate the physicochemical and technofunctional properties through homogenization for foaming application. The main goal of the second section was to mix pea proteins with pectin to obtain a suitable binder with desired properties for the application in meat alternatives. The mixing approach was based on previous research data that had shown that interacting protein-polysaccharide systems display a synergistic behaviour in terms of their functional properties. First section: Foams are two phase systems consisting of gas bubbles that are stabilized by surface-active ingredients such as proteins in the discontinuous, aqueous phase. The physico-chemical properties of proteins such as their solubility determines foaming performance. In Chapter I, a commercial pea protein isolate was fractionated into a water-soluble and a water-insoluble fraction for characterization. Although the two fractions were similar in protein composition, they showed distinct differences in physicochemical properties. For instance, the particle size of soluble pea proteins was around 40-50 µm at acidic pH (3-5), while no measurable particles were detected at neutral The insoluble pea proteins were large at pH 3 and 7 (> 80 µm) and ca. 40-50 µm close to their isoelectric point at pH 5. The results suggest that commercial pea protein isolates consisted of several fractions with differences in their physico-chemical properties. The yield of the water-insoluble fraction was higher and therefore used in Chapter II, where experimental results illustrated that dispersions of insoluble pea protein aggregates (5% w/w, pH 7) could be disrupted from 180 ± 40 µm (control) to 0.2 ± 0.0 µmm upon homogenization at pressures ≥ 125 MPa. This was attributed to a cleavage of intermolecular interactions such as disulphide bonds, hydrogen bonds, and hydrophobic interactions. The decrease in insoluble pea protein aggregate size was accompanied by an increase in solubility from 23 ± 1% to ≥ 80% that may be beneficial for its technofunctionality. Consequently, homogenization was applied to the same material at pH 3 and 5 with the aim of investigating its foaming performance in Chapter III. In general, unhomogenized dispersions of pea protein aggregates (5% w/w, pH 3 or 5) did not foam at both tested pH values due to large pea protein aggregates with low solubility and surface activity. At pH 3, the dissociation of pea protein aggregates into smaller, more soluble, and more surface-active proteins was responsible for a high foam capacity (FC = 360-520%) with medium foam stability as measured by drainage (FS = 19-30 min). Only a limited particle size reduction upon homogenization was observed at pH 5, which was close to the isoelectric point of the pea proteins. Nevertheless, the still large aggregates consisted of re-aggregated smaller protein particles that were able to form a smaller amount of rather stable foams with thick interfacial films (FC = 213-246%, FS = 32-42 min). Overall, homogenization of insoluble pea protein aggregates was shown to change its physicochemical properties thereby benefitting technofunctional properties such as foaming. Second section: Another technofunctionality of interest is binding of different structural elements in e.g., meat alternatives. For this, the binder must be i.) sticky to glue heterogeneous components together and ii.) able to readily solidify upon further processing thereby ensuring a coherent bulk matrix. In Chapter IV, the influence of pH (3.50, 4.75, 6.00) and biopolymer concentration (17.5-50.0% w/w) on the stickiness of a pea protein isolate apple pectin mixture (mixing ratio r = 6:1) was investigated. It was found that biopolymer concentrations of 17.5-20.0% w/w led to low stickiness due to a lack of cohesive forces (WoA = 0.29-0.51 mJ). At high biopolymer concentrations of 40-50% w/w, the biopolymer mixtures were also not sticky because of adhesion being limited (WoA = 0.02-0.05 mJ). There was a good balance of adhesion and cohesion that facilitated a high stickiness (WoA = 0.48-0.65 mJ) at intermediate concentrations of 25-30% w/w, which was also indicated by a viscoelastic behavior (G ≈ G). At those concentrations, the mixtures at pH 6 were stickier due to increased swelling of the pea proteins. The importance of viscoelasticity for stickiness of biopolymer mixtures was confirmed in Chapter V, where pea protein isolate and apple pectin (25% w/w, pH 6) were mixed in different ratios r. Mixtures of pea protein and apple pectin and particularly the sample with r = 2:1 possessed high stickiness due to the development of a multiphase morphology that allowed for a good balance of adhesion and cohesion with distinct frequency dependency. Pea protein alone (r = 1:0, c = 25% w/w) had an elastic but soft texture with low stickiness due to limited viscous properties, whereas a sample solely consisting of apple pectin (r = 0:1, c = 25% w/w) was also not sticky because of its high cohesion and stiffness. The results of Chapter VI revealed that pea protein homogenization prior to mixing with apple pectin led to smaller protein particles in the blend that contributed to a higher cohesive strength. Interestingly, vacuum-dried pea proteins resulted in a higher network strength as this drying method prevented reaggregation of small protein particles to a higher extent as compared to freeze-drying. Overall, the mixture with homogenized and vacuum-dried pea proteins was nearly twice as sticky as the mixture with untreated pea proteins. In Chapter VII, sticky mixtures of different pea protein preparations (soluble, homogenized and unhomogenized pea proteins) and pectin (25% w/w, pH 6, r = 2:1) were tested for their ability to solidify upon different treatments, namely heating as well as the addition of transglutaminase, laccase, calcium, and combinations thereof. Calcium was found to facilitate crosslinking of pectin chains and thus induced solidification of the mixtures. For instance, the consistency coefficient K increased from 2800 ± 1000 Pasn for pea protein isolate apple pectin mixtures to around 19000 Pasn when calcium was added. Heat treatment and transglutaminase did not lead to solidification indicating that pectin made up the continuous phase. Furthermore, laccase led to the highest degree of solidification when sugar beet pectin was used (K > 30000 Pasn) due to ferulic acid and pea protein tyrosine crosslinking. Consequently, the sticky mixture of pea protein and sugar beet pectin (25% w/w, pH 6, r = 2:1) with the addition of laccase for solidification was identified as the most suitable binder for a bacon type meat analogue, which was the object of the study carried out in Chapter VIII. This binder had the highest binding strength (W = 2.0-4.3 mJ) between textured protein, fat mimic, and both layers at 25 °C due to the introduction of covalent bonds by laccase within the binder and between the binder and the adherends. A control sample without laccase addition had lower binding properties (W = 0.7-1.0 mJ) and the binding strength of a methylcellulose hydrogel (6% w/w) serving as benchmark was only higher between two fat mimics at 70 °C (W = 1.8 ± 1.1 mJ) due to increased hydrophobic forces. Finally, the pea protein sugar beet pectin binder (22.5% w/w, pH 6, r = 2:1) was tested in burger patty type meat analogues to glue textured vegetable protein and fat particles together (Chapter IX). The binder system did not influence the hardness of the burger patties suggesting that this property was governed by the structural elements and not the binder. However, the cohesiveness as determined by sensory analysis was found to be superior when the pea protein sugar beet pectin binder was used (-0.7 ± 0.2) as compared to the methylcellulose benchmark (-2.9 ± 0.3). This was attributed to the sticky character of the biopolymer mixture that enabled improved binding of the different structural elements. Overall, this novel binder based on plant-derived ingredients was shown to be applicable in different meat alternatives. Last, Chapter X reviewed the functionality and binding mechanism of currently used binders in foods and showed that stickiness, hardening/solidification, and water holding capacity are of great importance. In many food products, the binder transitions from a sticky food glue to a solid matrix triggered by different process operations that depend on the characteristics of the applied binder. From the presented results, it can be concluded that pea proteins are useful functional ingredients in various application scenarios. The desired technofunctionality can be improved through different process operations such as fractionation, homogenization, or mixing with other plant-derived ingredients. For this, knowledge regarding structure-function relationship and other influential factors is needed. In some cases such as in binders process operations must be well orchestrated to induce structural transitions and therefore changes in functionality at the desired time during manufacturing. Overall, the results of this thesis contributed to a better understanding for a more widespread use of pea proteins to promote a more sustainable food system. The appended graphical abstract summarizes the key steps undertaken in this thesis to come to this conclusion.Pflanzliche Inhaltsstoffe für die Herstellung von Lebensmitteln haben in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen, da tierische Produkte eine größere Belastung für die Umwelt darstellen. Unter den pflanzlichen Proteinen sind diejenigen aus Erbsen (Pisum sativum L.) wegen ihrer geringen Allergenität, ihrer niedrigen Kosten, ihrer hohen Verfügbarkeit und ihrer Wertschätzung seitens der Verbraucher von besonderem Interesse. Die Technofunktionalität von Erbsenproteinen ist jedoch häufig schlechter als die von tierischen Proteinen, was eine breitere Verwendung in Lebensmitteln einschränkt. Zu diesen technofunktionellen Eigenschaften gehören unter anderem Schäumen, Gelieren und Binden anderer Zutaten, und es hängt vom Produkt ab, welche Funktionen Lebensmittelwissenschaftler nutzen und optimieren müssen. Kostengünstige Ansätze zur Verbesserung der Technofunktionalität von Erbsenproteinen sind daher wünschenswert und würden es der Industrie ermöglichen, die Verwendung nachhaltiger Zutaten in Lebensmitteln weiter zu beschleunigen. Basierend auf diesen übergeordneten Absichten bestand das Ziel des ersten Abschnitts dieser Arbeit darin, ein kommerzielles Erbsenproteinisolat zu charakterisieren und die physikochemischen und technofunktionellen Eigenschaften durch Homogenisierung für die Anwendung als Schaumbildner zu modulieren. Das Hauptziel des zweiten Abschnitts bestand darin, Erbsenproteine mit Pektin zu mischen, um ein geeignetes Bindemittel mit den gewünschten Eigenschaften für die Anwendung in Fleischalternativen zu erhalten. Der Mischungsansatz basierte auf früheren Forschungsdaten, die zeigten, dass interagierende Protein-Polysaccharid-Systeme eine Synergie in Bezug auf ihre funktionellen Eigenschaften aufweisen. Erster Abschnitt: Schäume sind Zweiphasensysteme, die aus Gasblasen bestehen und durch oberflächenaktive Bestandteile wie Proteine in der diskontinuierlichen, wässrigen Phase stabilisiert werden. Die physikochemischen Eigenschaften der Proteine, wie ihre Löslichkeit, bestimmen die Schaumbildung. In Kapitel I wurde ein kommerzielles Erbsenproteinisolat zur Charakterisierung in eine wasserlösliche und eine wasserunlösliche Fraktion auftrennt. Obwohl die beiden Fraktionen eine ähnliche Proteinzusammensetzung aufwiesen, zeigten sie deutliche Unterschiede in ihren physikochemischen Eigenschaften. So betrug die Partikelgröße der löslichen Erbsenproteine bei saurem pH-Wert (3-5) etwa 40-50 µm, während bei neutralem pH-Wert keine messbaren Partikel festgestellt wurden. Die unlöslichen Erbsenproteine waren hingegen bei pH 3 und 7 groß (> 80 µm) und lagen bei pH 5 (in der Nähe ihres isoelektrischen Punktes) bei ca. 40-50 µm. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass handelsübliche Erbsenproteinisolate aus mehreren Fraktionen bestehen, die sich in ihren physikochemischen Eigenschaften unterscheiden. Die Ausbeute der wasserunlöslichen Fraktion war höher und wurde daher in Kapitel II verwendet. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass Dispersionen von unlöslichen Erbsenproteinaggregaten (5% w/w, pH 7) durch Homogenisierung bei einem Druck von ≥ 125 MPa von 180 ± 40 µm (Kontrolle) auf 0,2 ± 0,0 µm zerkleinert werden konnten. Dies wurde auf eine Spaltung der intermolekularen Wechselwirkungen wie Disulfidbindungen, Wasserstoffbrücken und hydrophobe Wechselwirkungen zurückgeführt. Die Verringerung der Größe der unlöslichen Erbsenproteinaggregate ging mit einem Anstieg der Löslichkeit von 23 ± 1% auf ≥ 80% einher, was wiederum für die Technofunktionalität von Vorteil sein könnte. Folglich wurde das gleiche Material bei einem pH-Wert von 3 und 5 homogenisiert, um die Schaumkapazität und Schaumstabilität in Kapitel III zu untersuchen. Im Allgemeinen schäumten unhomogenisierte Dispersionen von Erbsenproteinaggregaten (5% w/w, pH 3 oder 5) bei beiden getesteten pH-Werten nicht, was auf große Erbsenproteinaggregate mit geringer Löslichkeit und Oberflächenaktivität zurückzuführen ist. Bei pH 3 war die Dissoziation der Erbsenproteinaggregate in kleinere, besser lösliche und oberflächenaktivere Proteine verantwortlich für eine hohe Schaumkapazität (360-520%) mit mittlerer Schaumstabilität (= 19-30 min), die mittels Drainage gemessen wurde. Bei pH 5, der nahe dem isoelektrischen Punkt der Erbsenproteine lag, wurde nur eine begrenzte Verringerung der Partikelgröße bei der Homogenisierung beobachtet. Dennoch bestanden die immer noch großen Aggregate aus reaggregierten kleineren Proteinpartikeln, die eine kleinere Menge recht stabile Schäume mit dicken Grenzflächenfilmen bildeten (Schaumkapazität = 213-246%, Schaumstabilität = 32-42 min). Insgesamt hat sich gezeigt, dass die Homogenisierung von unlöslichen Erbsenproteinaggregaten deren physikochemische Eigenschaften verändert und dadurch technofunktionelle Eigenschaften wie das Schäumen begünstigt wurden. Zweiter Abschnitt: Eine weitere Technofunktionalität von Interesse ist die Bindung verschiedener Strukturelemente, z. B. in Fleischalternativen. Dazu muss das Bindemittel i.) klebrig sein, um heterogene Komponente zusammenzukleben, und ii.) in der Lage sein, sich bei der Weiterverarbeitung leicht zu verfestigen, um dadurch eine kohärente Matrix zu gewährleisten. In Kapitel IV wurde der Einfluss des pH-Wertes (3,50, 4,75, 6,00) und der Biopolymerkonzentration (17,5-50,0% w/w) auf die Klebrigkeit einer Mischung aus Erbsenproteinisolat und Apfelpektin (Mischungsverhältnis r = 6:1) untersucht. Es wurde festgestellt, dass Biopolymerkonzentrationen von 17,5-20,0% w/w zu einer geringen Klebrigkeit aufgrund geringer Kohäsion (Adhäsionsarbeit 0,29-0,51 mJ) führten. Bei hohen Biopolymerkonzentrationen von 40-50% w/w waren die Biopolymermischungen ebenfalls nicht klebrig, da die Adhäsion gering war (Adhäsionsarbeit 0,02-0,05 mJ). Bei mittleren Konzentrationen von 25-30% w/w herrschte ein gutes Gleichgewicht zwischen Adhäsion und Kohäsion, wodurch eine hohe Klebrigkeit (Adhäsionsarbeit 0,48-0,65 mJ) ermöglichte wurde, was sich auch im viskoelastischen Verhalten (G ≈ G) widergespiegelte. Bei mittleren Konzentrationen waren die Mischungen bei pH 6 klebriger, was auf eine verstärkte Quellung der Erbsenproteine zurückzuführen war. Die Bedeutung der Viskoelastizität für die Klebrigkeit von Biopolymermischungen wurde in Kapitel V bestätigt, indem Erbsenproteinisolat und Apfelpektin (25% w/w, pH 6) in verschiedenen Mischverhältnissen r gemischt wurden. Mischungen aus Erbsenprotein und Apfelpektin und insbesondere die Probe mit r = 2:1 besaßen eine hohe Klebrigkeit aufgrund der Entwicklung eines Mehrphasensystems, das ein gutes Gleichgewicht von Adhäsion und Kohäsion mit deutlicher Frequenzabhängigkeit ermöglichte. Erbsenprotein allein (r = 1:0, c = 25% w/w) hatte eine elastische, aber weiche Textur mit geringer Klebrigkeit aufgrund begrenzter viskoser Eigenschaften, während eine Probe, die nur aus Apfelpektin bestand (r = 0:1, c = 25% w/w), aufgrund ihrer hohen Kohäsion und Steifigkeit ebenfalls nicht klebrig war. Die Ergebnisse von Kapitel VI zeigten, dass die Homogenisierung von Erbsenprotein vor dem Mischen mit Apfelpektin zu kleineren Proteinpartikeln in der Mischung führte, die zu einer höheren Kohäsion beitrugen. Interessanterweise führten vakuumgetrocknete Erbsenproteine zu einer höheren Netzwerkfestigkeit, da diese Trocknungsmethode im Vergleich zur Gefriertrocknung die Reaggregation kleiner Proteinpartikel eher verhinderte. Insgesamt war die Mischung mit homogenisierten und vakuumgetrockneten Erbsenproteinen fast doppelt so klebrig wie die Mischung mit unbehandelten Erbsenproteinen. In Kapitel VII wurden klebrige Mischungen aus verschiedenen Erbsenproteinpräparaten (lösliche, homogenisierte und nicht homogenisierte Erbsenproteine) und Pektin (25% w/w, pH 6, r = 2:1) auf ihre Verfestigungsfähigkeit durch verschiedenen Behandlungen, nämlich Erhitzen sowie Zugabe von Transglutaminase, Laccase, Calcium und Kombinationen daraus, geprüft. Es wurde festgestellt, dass Calcium die Vernetzung der Pektinketten fördert und so die Verfestigung der Mischungen bewirkt. So stieg beispielsweise der Konsistenzkoeffizient K bei Mischungen aus Erbsenproteinisolat und Apfelpektin von 2800 ± 1000 Pasn auf etwa 19000 Pasn, wenn Calcium zugesetzt wurde. Wärmebehandlung und Transglutaminase führten nicht zu einer Verfestigung, was darauf hindeutet, dass das Pektin die kontinuierliche Phase bildet. Darüber hinaus führte Laccase zum höchsten Verfestigungsgrad, wenn Zuckerrübenpektin verwendet wurde (K > 30000 Pasn), was auf die Vernetzung von Ferulasäure und Erbsenprotein-Tyrosin zurückzuführen ist. Folglich wurde die klebrige Mischung aus Erbsenprotein und Zuckerrübenpektin (25% w/w, pH 6, r = 2:1) mit dem Zusatz von Laccase zur Verfestigung als das am besten geeignete Bindemittel für ein bacon-ähnliches Fleischersatzprodukt ermittelt und in Kapitel VIII untersucht. Dieses Bindemittel wies bei 25 °C die höchste Bindungsstärke (Arbeit 2,0-4,3 mJ) zwischen texturierten Protein- und Fettimitatschichten sowie Schichten des gleichen Materials auf, was auf die Bildung kovalenter Bindungen durch Laccase innerhalb des Bindemittels und zwischen dem Bindemittel und den Adhärenten zurückzuführen ist. Eine Kontrollprobe ohne Laccase-Zusatz hatte geringere Bindungseigenschaften (Arbeit 0,7-1,0 mJ), und die Bindungsstärke eines Methylcellulose-Hydrogels (6% w/w), das als Referenz diente, war nur zwischen zwei Fettimitatschichten bei 70 °C höher (Arbeit 1,8 ± 1,1 mJ), was auf erhöhte hydrophobe Kräfte zurückzuführen ist. Schließlich wurde das Bindemittel aus Erbsenprotein und Zuckerrübenpektin (22,5% w/w, pH 6, r = 2:1) in Fleischersatzprodukten vom Typ Burger-Patty getestet, um texturiertes pflanzliches Protein und Fettpartikel zusammenzukleben (Kapitel IX). Das Bindemittelsystem hatte keinen Einfluss auf die Härte der Burger-Patties, was darauf hindeutet, dass diese Eigenschaft von den Strukturelementen und nicht vom Bindemittel bestimmt wird. Die sensorische Analyse ergab jedoch, dass die Kohäsion bei Verwendung des Bindemittels aus Erbsenprotein und Zuckerrübenpektin besser war (-0,7 ± 0,2) als bei Verwendung von Methylcellulose (-2,9 ± 0,3). Dies wurde auf den klebrigen Charakter der Biopolymermischung zurückgeführt, der eine bessere Bindung der verschiedenen Strukturelemente ermöglichte. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass dieses neuartige Bindemittel auf Basis pflanzlicher Inhaltsstoffe in verschiedenen Fleischalternativen eingesetzt werden kann. Schließlich wurde in Kapitel X die Funktionalität und der Bindungsmechanismus von derzeit in Lebensmitteln verwendeten Bindemittel aufgezeigt und resümiert, dass Klebrigkeit, Aushärtung/Verfestigung und Wasserhaltevermögen von großer Bedeutung sind. In vielen Lebensmitteln geht das Bindemittel von einem klebrigen Lebensmittelkleber zu einer festen Matrix über, was durch verschiedene Prozessschritte ausgelöst wird, die von den Eigenschaften des verwendeten Bindemittels abhängen. Aus den vorgestellten Ergebnissen lässt sich schließen, dass Erbsenproteine nützliche funktionelle Inhaltsstoffe in verschiedenen Anwendungsszenarien sind. Die gewünschte Technofunktionalität kann durch verschiedene Prozessschritte wie Fraktionierung, Homogenisierung oder durch Mischen mit anderen pflanzlichen Inhaltsstoffen verbessert werden. Hierfür sind Kenntnisse über die Struktur-Funktions-Beziehung und andere Einflussfaktoren erforderlich. In einigen Fällen - wie z. B. bei Bindemitteln - müssen die Prozessabläufe gu

Adaptations of Prevotella bryantii B14 to short-chain fatty acids and monensin exposure

The rumen microbiome constitutes a complex ecosystem including a vast diversity of organisms that produce and consume short-chain fatty acids (SCFAs). It is of great interest to analyze these activities as they are of benefit for both, the microbiome and the host. This dissertation aims to display the proteome and metabolome of the predominant ruminal representative Prevotella bryantii B14 in presence of various SCFA and under exposure of the antibiotic monensin in pure and mixed culture (in vitro). Due to the strong contributing abundance of Prevotellaceae in the rumen microbiome, the representative P. bryantii B14 (DSM 11371) was chosen to investigate biochemical factors for the success of withstanding monensin and the impact of SCFA on their growth. The current work is composed of two effective publications. The formatting was aligned to the dissertation. The first publication, studying the supplementation of various SCFAs, showed SCFAs as growth promoting but not essential for P. bryantii B14. Pure cultures of P. bryantii B14 were grown in Hungate tubes under anaerobic conditions. Gas chromatography time of flight mass spectrometry (GC-ToF MS) was used to quantify long-chain fatty acid (LCFA) profiles of P. bryantii B14. Proteins of P. bryantii B14 were identified and quantified by using a mass spectrometry-based, label-free approach. Different growth behavior was observed depending on the supplemented SCFA. An implementation of SCFAs on LCFAs and the composition on membrane proteins became evident. Supplementing P. bryantii B14 with branched-chain fatty acids (BCFAs), in particular isovaleric acid, showed an increase of the 3-IPM pathway, which is part of the branched-chain amino acid (BCAA) metabolism. Findings point out that the structure similarity of isovaleric acid and valine is most likely enhancing the conversion of BCFA into BCAA. The required set of enzymes of the BCAA metabolism supported this perspective. The ionophore monensin has antibiotic properties which are used in cattle fattening but also for treating ketosis and acidosis in ruminants. In the second publication, P. bryantii B14 was exposed to different concentrations of monensin (0, 10, 20 and 50 uM) and to different exposure times (9, 24, 48 and 72 h) with and without monensin. Growth behavior, glucose and intracellular sodium concentration were determined. Proteins were analyzed by label-free quantification method using the same method as in the previous mentioned experiment. Fluorescence microscopy was used to observe extracellular polysaccharides (EPS) of P. bryantii B14. A progressing monensin exposure triggered disconnection between P. bryantii B14 cells to the sacrificial EPS layer by increasing its number and amount of carbohydrate active enzymes (CAZymes). Simultaneously, an increase of extracellular glucose was monitored. Reduction of intracellular sodium was likely to be performed by increasing the abundance of ion-transporters and an increased activity of Na+-translocating NADH:quinone oxidoreductase under monensin supplementation. The role of monensin supplemented Prevotella in a mixed culture of the rumen microbiome was described. Extracted rumen fluid from cows was incubated anaerobically by using the rumen simulation technique (Rusitec). Proteomics of the solid phase was applied by using a similar approach as in the previous related studies. Metabolomics of the liquid phase from the Rusitec content was performed by using 1H-nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Further parameters such as pH, gas and methane production were monitored over time. The experiment was constituted out of three phases starting with an adaptation phase of 7 days. A subsequent treatment phase followed, where monensin was supplemented via the daily introduced total mixed ration (TMR) for further 7 days. The elution phase was the final phase when monensin supplementation was stopped and monitoring was continued for further 3 days. Metabolomics and proteomics showed that members of the genus Prevotella remained most abundant under monensin supplementation. Furthermore, shifting the ruminal metabolism to an increased production of propionate by shifting the metabolism of Prevotella sp. to an enhanced succinate production. The current work shows the impact of SCFAs on various metabolic functions of P. bryantii B14. Diverse defence mechanisms of Prevotella sp., in particular P. bryantii B14, were shown to avoid the antibiotic effects of monensin.Das Pansenmikrobiom ist ein komplexes Ökosystem mit einer großen Vielfalt an Organismen, die kurzkettige Fettsäuren (SCFAs) produzieren und verbrauchen. Es ist von großem Interesse, diese Aktivitäten zu analysieren, da sie sowohl für das Mikrobiom als auch für den Wirt von Nutzen sind. Ziel dieser Arbeit ist es, das Proteom und Metabolom des vorherrschenden Pansenvertreters Prevotella bryantii B14 in Gegenwart verschiedener SCFA und unter Einwirkung des Antibiotikums Monensin in Rein- und Mischkultur (in vitro) darzustellen. Aufgrund der großen Anzahl von Prevotellaceae im Pansenmikrobiom wurde der Vertreter P. bryantii B14 (DSM 11371) ausgewählt, um die biochemischen Faktoren für die erfolgreiche Resistenz gegenüber Monensin und die Auswirkungen von kurzkettigen Fettsäuren auf ihr Wachstum zu untersuchen. Die aktuelle Arbeit besteht aus zwei Publikationen [1, 2], die in Kapitel 2 und 3 eingefügt sind, sowie einem eingereichten Manuskript in Kapitel 4. Die Formatierung der Publikationen und des Manuskriptes wurde an die Dissertation angepasst. Die erste Veröffentlichung (Kapitel 2) befasste sich mit der Supplementierung verschiedener SCFAs und zeigt, dass SCFAs wachstumsfördernd, aber nicht essentiell für P. bryantii B14 sind. Reinkulturen von P. bryantii B14 sind in Hungate-Röhrchen unter anaeroben Bedingungen durchgeführt worden. Gaschromatographie-Flugzeit-Massen-spektrometrie (GC-ToF MS) wurde zur Quantifizierung der langkettigen Fettsäuren (LCFA) von P. bryantii B14 verwendet. Die nicht-markierte und nicht-angereicherte Proteine von P. bryantii B14 wurden mit Hilfe von Massenspektrometrie identifiziert und quantifiziert. Es wurde ein unterschiedliches Wachstumsverhalten in Abhängigkeit von der zugeführten SCFA beobachtet. Eine Auswirkung der strukturellen Eigenschaften der SCFAs hat sich auf die LCFAs und ebenso auf die Anwesenheit verschiedener Membranproteine bemerkbar gemacht. Die Supplementierung von P. bryantii B14 mit verzweigtkettigen Fettsäuren (BCFAs), insbesondere Isovaleriansäure, hat einen Anstieg des Stoffwechsels von 3-Isopropylmalat (IPM) gezeigt, welcher Teil des Stoffwechsels von verzweigtkettigen Aminosäuren (BCAAs) ist. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Strukturähnlichkeit von Isovaleriansäure und Valin höchstwahrscheinlich die Umwandlung von BCFA in BCAA begünstigt. Der relative Anstieg der erforderlichen Enzyme BCAA-Stoffwechsel unterstützen diese Sichtweise. Das Ionophor Monensin hat antibiotische Eigenschaften, welche in der Rindermast, aber auch zur Behandlung von Ketose und Azidose bei Wiederkäuern eingesetzt wird. Die zweiten Veröffentlichung (Kapitel 3) zeigte den Einfluss verschiedenen Konzentrationen von Monensin (0, 10, 20 und 50 μM) und verschiedenen Expositionszeiten (9, 24, 48 und 72 h) mit und ohne Monensin auf P. bryantii B14. Das Wachstumsverhalten, extrazelluläre Glukose- und intrazelluläre Natriumkonzentration wurde unter den beschriebenen Bedingungen ermittelt. Das Proteom von P. bryantii B14 wurde mittels markierungsfreier Quantifizierung nach der gleichen Methode wie in Kapitel 2 analysiert. Fluoreszenzmikroskopie wurde zur Unter-suchung der extrazellulären Polysaccharide (EPS) von P. bryantii B14 eingesetzt. Mit fortschreitender Monensin-Exposition hat sich gezeigt, dass P. bryantii B14 die Verbindung zur äußeren EPS abbaute, indem es die Anzahl und Menge der kohlenhydrataktiven Enzyme (CAZyme) erhöhte. Der Anstieg an extrazellulärer Glukose bestätigte die Vermutung, dass die Opferschicht abgebaut wurde. Die beobachtete Reduktion des intrazellulären Natriums ist wahrscheinlich mit der Zunahme der Menge an Ionentransportern verbunden. Weiterhin wurde eine erhöhte Aktivität der Na+-transferrierenden NADH:Quinon-Oxidoreduktase (NQR) unter Monensin-Supplementierung dokumentiert. Die Rolle von mit Monensin supplementierten Prevotella in einer Mischkultur des Pansenmikrobioms ist im letzten Manuskript beschrieben worden (Kapitel 4). Pansensaft ist mit Hilfe der Pansensimulationstechnik (Rumen simulation technique = Rusitec) anaerob inkubiert worden. Das Proteom der festen Phase ist mit einem ähnlichen Ansatz wie in Kapitel 2 und 3 durchgeführt worden. Das Metabolom der flüssigen Phase aus dem Rusitec ist anhand der 1H-Kernresonanz (Nuclear magnetic resonance = NMR) spektroskopie ermittelt worden. Weitere Parameter wie pH-Wert, Gas- und Methan-produktion wurden im Zeitverlauf überwacht. Das Experiment bestand aus drei Phasen, beginnend mit einer Anpassungsphase von 7 Tagen. Es folgte eine Behandlungsphase, in der Monensin über das tägliche verabreichen der totalen Mischration (TMR) für weitere 7 Tage durchgeführt wurde. Die Elutionsphase war die letzte Phase, in der die Monensinzugabe eingestellt und die Überwachung für weitere 3 Tage fortgesetzt wurde. Metabolomics und Proteomics haben gezeigt, dass Mitglieder der Gattung Prevotella unter Monensinzugabe am häufigsten vorkommen. Außerdem verlagerte sich der Pansenstoffwechsel auf eine erhöhte Propionatproduktion. Der Stoffwechsel von Prevotella sp. wurde auf eine erhöhte Succinat-produktion umgestellt. Die vorliegende Arbeit zeigt die Auswirkungen von SCFAs auf verschiedene Stoffwechselfunktionen von P. bryantii B14. Es wurde gezeigt, dass verschiedene Abwehrmechanismen von Prevotella sp. und insbesondere von P. bryantii B14 die anti-biotische Wirkung von Monensin verhindern