Role of MYB Transcription Factors During Phellem Differentiation

The periderm is a crucial protective barrier that plays a vital role in secondary growth. It is a multi-layered tissue composed anatomically of three layers: the phellem or cork, the phellogen or cork cambium, and the phelloderm. The phellogen, a meristematic layer, undergoes bifacial divisions, generating the phellem outward and the phelloderm inward. The phellem comprises specialized cells that accumulate substantial amounts of suberin and lignin, providing it with an exceptional protective capacity. This accumulation holds significant potential for plant breeding and biotechnological applications. However, there is still very little knowledge regarding the regulatory mechanisms governing phellem differentiation and the specific accumulation of apoplastic barriers. Arabidopsis root has emerged as a significant model for studying the periderm, facilitating the understanding of this process. In our research, we explore the role of the MYB68 clade transcription factor in regulating phellem differentiation in the Arabidopsis periderm. Our findings reveal that overexpression of MYB68 in the periderm triggers phellem differentiation. This differentiation process involves an increase in suberin deposition, facilitated by the upregulation of genes related to suberin polymerization and biosynthesis. Additionally, our study demonstrates that aside from regulating apoplastic barriers, MYB68 deactivates the meristematic activity of the phellogen. Notably, in certain loss-of-function mutants of this clade, we observe a delay in phellem differentiation. As a complementary aspect of our research, we seek to gain a better understanding of the significance of apoplastic barrier establishment in the periderm. Firstly, we explore whether the periderm can respond to issues affecting the apoplastic barrier. In our research, we suggest that the Schengen pathway plays two pivotal roles: first, in the specific polymerization of the apoplastic barrier in the phellem, and second, in serving as a part of a surveillance system that monitors barrier integrity. Secondly, we demonstrate the importance of the aromatic monomers produced in the phenylproanoid pathway for the proper establishment of apoplastic barriers in the phellem. This work contributes to our understanding of the molecular mechanisms underlying periderm development, particularly in relation to phellem differentiation and the establishment of apoplastic barriers. We aim to provide useful tools and concepts that will aid in the design of new biotechnological tools to improve agricultural activities and offer sustainable alternatives for production.Die Dissertation ist gesperrt bis zum 13. Dezember 2025

Untersuchungen zur Reaktivität Phosphan-stabilisierter Germaborene

Die Reaktivität von Germaborenen, Olefin-analoge Verbindungen mit einer Doppelbindung zwischen den Elementen Germanium und Bor, wurde untersucht. Dabei wurde die Fähigkeit der Germaborene, als Olefin-analoge Liganden Übergangsmetallkomplexe mit Kupfer- und Goldhalogeniden sowie einem Eisencarbonylkomplex zu bilden, beobachtet. Durch Substitution eines Halogenliganden durch ein N-heterozyklisches Carben oder durch Addition von Isonitrilen oder Kohlenstoffmonoxid und anschließende Abstraktion eines Halogenidions sind Salze kationischer Derivate der Germaborene zugänglich. Die erhaltenen Kationen weisen π-Bindungen auf, deren elektronische Eigenschaften mittels DFT-Rechnungen untersucht wurden. Diese Rechnungen ergeben, dass die Lokalisation der π-Elektronen in hohem Maße von der π-Akzeptorfähigkeit des Bor-gebundenen Kohlenstoffliganden abhängt. Durch Reaktion der Germaborene mit Selen, Kohlenstoffdioxid, 2,3-Dimethylbuta-1,3-dien oder Dibenzylidenaceton konnten die ersten Beispiele für Cycloadditionen der Germaborene demonstriert werden, wobei als Produkte drei- vier- und sechsgliedrige Heterozyklen des Germaniums und Bors erhalten wurden. Durch Umsetzungen mit Reduktionsmitteln wie elementarem Magnesium oder Cyclopentadienylaluminium(I) gelangen Reduktionen der Germaborene unter formaler Umpolung des Boratoms. Das Produkt der Reduktion mit Cyclopentadienylaluminium(I) weist einen sehr kurzen interatomaren Bor-Aluminium-Abstand auf und Untersuchungen der elektronischen Struktur mittels DFT-Rechnungen ergeben eine zum Boratom polarisierte Einfachbindung zwischen Bor und Aluminium. Durch Reaktionen mit Ammoniak oder Cyanamid konnten erste Erkenntnisse bezüglich der Reaktivität der Ge-B-Doppelbindungen gegenüber Aminen gewonnen werden

Langzeitüberleben und Lebensqualität nach MR- gesteuerter Radiofrequenzablation (RFA) hepatischer Metastasen

5. Zusammenfassung Die MRT-gesteuerte RFA bei hepatischer Metastasierung zeigt in unserer Studie ein sehr gutes Langzeitüberleben für Patientinnen und Patienten. Dabei handelt es sich nach unserem Wissen um die erste Studie, die unter Einschluss verschiedener Tumorentitäten das 10-Jahres-Überleben nach MRT-gesteuerter Radiofrequenzablation untersucht hat und folglich Rückschlüsse auf die Langzeiteffektivität des Verfahrens erlaubt. Trotz weniger strenger Inklusionskriterien und Verwendung des Zeitpunkts nach letzter Intervention zur Ermittlung der Überlebenswahrscheinlichkeit, zeigte sich für unser Kollektiv eine durchschnittlich bessere Überlebenswahrscheinlichkeit als in anderen interventionellen Therapieverfahren, einschließlich CT-gesteuerter RFA und der MWA. Obwohl die chirurgische Resektion weiterhin als Goldstandard zur Behandlung hepatischer Metastasen das beste Outcome erzielt, machen die Ergebnisse unserer Studie Hoffnung, dass weniger invasive Therapieverfahren langfristig als Alternative und Ergänzung zur chirurgischen Resektion zum Einsatz kommen könnten. Trotz verhältnismäßig langer Therapiedauer, wurde das Therapieverfahren gut vertragen und war mit einem geringen Morbiditätsgrad der behandelten Patientinnen und Patienten assoziiert. Konkordant zur aktuellen Studienlage hatten die zugrundeliegende Tumorentität, die Metastasenlokalisation, das Erkrankungsalter und die Metastasengröße Einfluss auf die Überlebenswahrscheinlichkeit. In unserem Kollektiv zeigten sich dabei auch für die jeweiligen Untergruppen, verglichen mit der aktuellen Studienlage, meist überdurchschnittliche Überlebenswahrscheinlichkeiten. Während sich die meisten Studien zur interventionellen Behandlung hepatischer Metastasen auf Patientinnen und Patienten mit CLM konzentrieren, erlaubt unsere Studie Einblicke in das Langzeitüberleben bisher nur wenig untersuchter Tumorentitäten. So zeigt unsere Studie, dass beispielsweise beim Melanom eine Ablation in kurativer Intention möglich ist. Aufgrund des Einschlusses von auch in palliativer Intention behandelter Patientinnen und Patienten lag die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Ablationszonenrezidivs und eines hepatischen Rezidivs höher, als laut aktueller Studienlage zu vermuten wäre. Der Einschluss palliativ abladierter Patientinnen und Patienten, die Verwendung des 85 Zeitpunktes der letzten RFA zur Ermittlung der Überlebenswahrscheinlichkeit und der Einschluss aller Tumorgrößen und verschiedener Tumorentitäten legt nahe, dass die MRT-gesteuerte RFA unter Verwendung der in bisherigen Studien angewandten Einschlusskriterien eine noch höhere Überlebenswahrscheinlichkeit erzielen würde. Unter dem Aspekt ständiger Verbesserungen der MRT-Technologie, stellt die MRTgesteuerte RFA folglich eine für die Zukunft vielversprechende, gut verträgliche Behandlungsmethode von hepatischen Metastasen dar

Advancements in the Calibration of the FlashCam Camera for Imaging Air Cherenkov Telescopes and a New Analysis of HESS J1729-345

FlashCam (FC) is a novel camera design for imaging air Cherenkov telescopes (IACTs). FC is designated to be used in the Medium-Sized Telescopes (MSTs) of the southern array of the upcoming Cherenkov Telescope Array (CTA). In 2019, a fully functional advanced prototype of an FC camera was installed into the 28m CT5 telescope of the High Energetic Stereoscopic System (H.E.S.S.). This thesis covers several topics related to the calibration of FC, both for the existing camera within H.E.S.S., and for future installations of the camera in CTA. An LED-based pulse emitter, currently used for flatfield measurements in H.E.S.S., is characterized to investigate its suitability as an on-site calibration unit for FC in CTA South. Such a calibration unit should ideally be able to homogeneously illuminate the camera over the full dynamic range of FC, which goes beyond the design requirements of the current device. Laboratory measurements and simulations of the camera's response to the light pulses show that the current device cannot handle the needs of FC in an MST. The updated requirements for a calibration unit are derived from these investigations. Following the installation of FC into CT5, the Monte-Carlo (MC) simulation chain of H.E.S.S. had to be validated. MC simulations are critical to the analysis of IACT data, so the simulation configuration must match the actual conditions. This thesis' author was part of a small team that validated the simulations for the HAP analysis chain of H.E.S.S. The work of this team led to a significant improvement in the reconstruction of the energy flux of astronomical sources. Here, the MC validation process is presented step by step, with the author's contributions highlighted. With the validated analysis configuration in hand, a pending step in the FC science verification could be addressed. The example of the supernova remnant HESS J1731-347 demonstrates the ability of the FC-equipped CT5 to correctly reconstruct the key parameters of a moderately extended source. The analysis of HESS J1731-347 triggered a study into the energy dependence of the neighboring source HESS J1729-345, using archival data from the CT1-4 telescopes of H.E.S.S. The main result of this study is that HESS J1729-345 actually consists of two spatially separated sources. One is only detected significantly at energies below 1TeV, and is spatially aligned with a possible star-forming region more than 1 kpc away from HESS J1731-347. The other is fainter and is only detected significantly above 1TeV. This second source is spatially coincident with a molecular cloud that is suspected to interact with escaping particles from HESS J1731-347, a hypothesis supported by the results of this work

Incorporating Theoretical Concepts and Models from Population Genetics into Machine Learning Methods

Machine learning is an ever-growing scientific field with increasing impact on our lives and has already revolutionized areas such as speech recognition, natural language processing and image classification. Machine learning is also of great interest to population genetics, especially as next-generation sequencing methods provide ever-larger genomic data sets that challenge traditional model-based estimators. In addition, new simulation software allows efficient generation of training data. While machine learning is already widely applied in population genetics, this emerging methodology also poses challenges, particularly with respect to robustness and interpretability. A promising strategy to address these challenges is to incorporate theoretical concepts and models from population genetics into machine learning methods. In this thesis, we present two approaches and demonstrate their advantages: First, by using a neural network to estimate the scaled mutation rate, we present a concept of how well-established model-based estimators can be integrated into the loss functions of supervised methods. Second, we incorporate key population genetic concepts such as the fixation index and Hardy-Weinberg equilibrium into an unsupervised hierarchical soft clustering method to infer population ancestry. These methods demonstrate that combining theoretical insights with data-driven learning not only enables processing of large data sets, capturing and exploiting underlying data dynamics, but also improves robustness and interpretability. With the ever-increasing availability of genetic data, such approaches have enormous potential to significantly deepen our understanding of genetic variability and evolution

NLO QCD Corrections to W+W+ Scattering at the LHC with Three Jets Matched to a Parton Shower

In der Hochenergiephysik ist die Vektorboson-Streuung (VBS) eine Klasse sel- tener Prozesse, die zum ersten Mal am Large Hadron Collider (LHC) experimentell zugänglich ist. VBS-Prozesse sind von besonderem Interesse, da sie die Untersu- chung der quartischen (und kubischen) Eichkopplungen sowie der Kopplung zwi- schen Vektorbosonen und dem Higgs-Boson ermöglichen. Der Zusammenhang zwi- schen diesen Kopplungen ist entscheidend für die Erhaltung der Unitarität im Stan- dardmodell und Abweichungen von den von dieser Theorie vorhergesagten Kopp- lungswerten könnten auf neue Physik deuten. Wenn am LHC Vektorbosonen streuen werden zusätzlich zwei sogennante tag- ging Jets produziert. Diese Nebenprodukte der Bosonstreuung besitzen charakteris- tische kinematische Eigenschaften, die es ermöglichen, VBS-Ereignisse von Ereig- nissen von Hintergrundprozessen, die viel wahrscheinlicher sind, zu unterscheiden. Dabei werden Ereignisse aussortiert, bei denen sich die härtesten Jets nicht wie typische tagging Jets verhalten. In der Ära der Präzisionsphysik sind genaue theoretische Vorhersagen essen- ziell. Um eine höhere Genauigkeit zu erreichen werden Berechnungen in höheren Ordnungen der Störungstheorie durchgeführt. Mit dieser genaueren Beschreibung geht für VBS-Prozesse eine höhere Anzahl von zusätzlichen Jets im Endzustand einher. Um Methoden zur Unterdrückung von Hintergrundprozessen auch bei ei- ner höheren Jetmultiplizität anwenden zu können, ist eine genaue Modellierung der zusätzlichen, nicht-tagging Jets wichtig. In dieser Arbeit wird eine Berechnung der Streuung zweier W + -Bosonen in nächstführender Ordnung (NLO) der Quantenchromodynamik präsentiert, unter Anwendung der sogenannten VBS-Näherung. Unsere Berechnung beschreibt bis zu vier Endzustandsjets, wobei einer der nicht-taggigng Jets auf NLO Genauigkeit be- schrieben wird. In früheren Untersuchungen wurden bis zu drei Jets berücksichtigt und der einzige nicht-tagging Jet wurde lediglich in führender Ordnung modelliert. Somit stellt unsere Berechnung einen wichtigen Schritt hin zur genaueren Beschrei- bung von nicht-tagging Jets dar. Die numerische Implementierung der Berechnung war der zentrale Bestand- teil des Promotionsprojektes. Diese geschah im Rahmen des Computerprogramms POWHEG BOX RES, welcher eine Verknüpfung zwischen der NLO-Rechnung und ei- nem sogenannten Parton-Shower-Programm ermöglicht. Letzteres ist ein wichtiger Bestandteil einer realistischen Modellierung von Ereignissen am Collider. Mit der entwickelten Implementierung wurden integrierte und differenzielle Wir- kungsquerschnitte berechnet. Die Effekte der NLO-Korrekturen und des Parton- Shower-Programms wurden mit besonderem Fokus auf Jetobservablen diskutiert. Zudem wurden die Auswirkungen verschiedener Einstellungen des Parton-Shower- Programms auf Jetobservablen verglichen, die für VBS-Prozesse bekanntlich re- levant sind. Unsere Ergebnisse zeigen, dass NLO- und Parton-Shower-Effekte für die tagging Jets eher gering sind. Für nicht-tagging Jets und insbesondere für den Jet mit kleinstem Transversalimpuls hingegen sind Parton-Shower-Effekte jen- seits der Unsicherheit zu erkennen. Erwartungen aus der Literatur zur optimalen Wahl des Mechanismus für Rückstoßverteilung im Parton-Shower-Programm wer- den bestätigt

Entwicklung und Evaluation von Strategien der Strahlendosisreduktion in der Ganzkörper-Computertomografie

In den letzten Jahrzehnten hat die Computertomografie in der Diagnostik deutlich an Bedeutung gewonnen und ist in vielen Fällen unumgehbar geworden. Umso aktueller und notwendiger ist die Optimierung der Computertomografie, um in Anbetracht der biologischen Auswirkungen von Strahlen auf den Körper die Strahlendosis auf ein Minimum zu reduzieren, unter welchem eine maximal gute diagnostische Aussagekraft zu erreichen ist. In der vorliegenden, retrospektiven Studie wurde ein systematischer Vergleich von Kontrastmittel-angereicherten Ganzkörper-CT-Untersuchungen auf einem 3. Generation CT-Scanner in Hinblick auf die Effekte einer Reduktion der Strahlendosis und Hinzunahme von unterschiedlichen Stärken der iterativen Rekonstruktion im Vergleich zur FBP auf Bildrauschen, Bildqualität sowie der diagnostischen Sicherheit durchgeführt. Ziel war es durch Hinzunahme der iterativen Rekonstruktion die Strahlendosis auf jenes Minimum zu reduzieren, unter welchem sich eine ähnliche Bildqualität sowie ähnliche diagnostische Aussagekraft wie unter dem aktuellen Referenzstandard beobachten ließ. Bei dem aktuellen Referenzstandard handelt es sich um CT-Scans mit 100% Strahlendosis unter ADMIRE 2. Für die Studie wurden schlussendlich 18 Ganzkörper-CT-Untersuchungen im Rahmen von Staging-Untersuchungen retrospektiv eingeschlossen. Dabei wurde die Strahlendosisreduktion systematisch in 20 Prozent Schritten simuliert und darunter die Auswirkung auf die oben genannten Parameter unter FBP sowie unter ADMIRE Stufe 1 bis 5 untersucht und miteinander verglichen. Die Bilddaten wurden randomisiert und doppelt verblindet von drei unabhängigen Radiologen unterschiedlicher klinischer Erfahrung (zwischen drei und acht Jahren) hinsichtlich der subjektiven Bildqualität, der diagnostischen Sicherheit und Aussagekraft beurteilt. Die Bewertung erfolgte ohne Kenntnis über Dosis- oder Rekonstruktionsstärke sowie ohne Kenntnis der Grunderkrankung. Anschließend erfolgte die statistische Auswertung der erhobenen Daten. Als Richtwert für die Strahlendosis wurde in dieser Arbeit SSDE als Parameter gewählt, da dieser aufgrund der zusätzlichen Rücksicht auf die Patientenmaße die tatsächlich durch den Körper absorbierte Strahlendosis besser widerspiegeln kann. Es zeigte sich eine besonders starke Zunahme des Bildrauschens bei der Dosisreduktion unter FBP, stärker ausgeprägt als unter ADMIRE. Mit der iterativen Rekonstruktion konnte eine deutliche Reduktion der Strahlendosis erreicht werden, ohne die Bildqualität zu beeinflussen. Bei Zunahme der Rekonstruktionsstärke unter ADMIRE schienen die Bilder in der subjektiven Bewertung vom Bildeindruck jedoch zunehmend verändert beispielsweise durch Weichzeichnung und dadurch nur eingeschränkt beurteilbar, sodass eine starke Reduktion der Strahlendosis bei zu hohe Rekonstruktionsstufe keine ausreichend hohe diagnostische Sicherheit bot. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass sich bei einer Strahlendosis von 40% unter ADMIRE 3 eine hohe subjektive Bildqualität sowie hohe diagnostische Sicherheit bei vergleichbar niedrigem Bildrauschen zum Referenzstandard beobachten ließ, sodass in der vorliegenden Arbeit ein Strahlendosisreduktionspotenzial von 60% festgestellt werden konnte

Role of Genomic Variants in DNA Repair Genes to Modify the Age at Onset of Hereditary Breast Cancer in BRCA1 Carriers

Brustkrebs ist die häufigste Krebsart bei Frauen und macht 30 % aller neuen Krebsdiagnosen aus. Es wird geschätzt, dass 5-10 % der Brustkrebsfälle auf erbliche genetische Faktoren zurückzuführen sind. Etwa 25 von insgesamt mehr als 300 Genen, die mit der DNA-Reparaturmaschinerie und der Aufrechterhaltung der Genom-Integrität in Verbindung gebracht werden, werden mit HBOC in Verbindung gebracht. Pathogene Varianten in BRCA1 und BRCA2, zwei Gene, die an der homologen Rekombination Reparatur (HRR) beteiligt sind, erklären etwa 24 % aller HBOC-Fälle. Die Penetranz der pathogenen Varianten in BRCA1 ist jedoch nicht vollständig und das Gesamtrisiko, bis zum Alter von 80 Jahren an Brustkrebs zu erkranken, beträgt bei BRCA1-PV-Trägerinnen 72 %. Es wurde beschrieben, dass mehrere Faktoren, darunter genetische Einflüsse und Umweltfaktoren, das Brustkrebsrisiko von BRCA1-PV-Trägerinnen beeinflussen. Zu den Umweltfaktoren gehören die Geburtskohorte, das Alter bei der Menarche, die Anzahl der Schwangerschaften, Schwangerschaftsabbrüche, orale Kontrazeptiva und prophylaktische Oophorektomie. Bei den genetischen Faktoren handelt es sich entweder um die Variation der Art und des Ortes der Varianten innerhalb des BRCA1-Gens oder um andere Modifikatorgene. In dieser Studie untersuchten wir die doppelte Heterozygotie für pathogene BRCA1-Varianten und seltene trunkierende Varianten in 313 DNA-Reparaturgenen. Hierfür wurden im Rahmen einer extremen Phänotyp-Selektion 113 Frauen mit BRCA1-PV mit frühem oder spätem Auftreten von Brustkrebs für diese Studie ausgewählt. Die Patientinnen wurden mit einem Gen-Panel mittes NGS sequenziert. Von den insgesamt 3703 detektierten Varianten waren 43 (1,2 %) seltene trunkierende Varianten. 26 Frauen in der Gruppe mit frühem AAO wiesen Im Vergleich zu 16 Kontrollpersonen trunkierende Varianten auf (35,6%; 95%-CI 24,7 - 47,7%). Unter Berücksichtigung der Umweltfaktoren haben wir die Variantenlast in Genen der DNA-Reparatur in diesen Kohorten verglichen. Dabei wurde ein Trend zu einer früheren Erkrankung an Brustkrebs bei zusätzlich vorhandenen trunkierenden Varianten in DNA-Reparatur-Genen nachgewiesen (OR: 3,1; 95%-CI 0,92 bis 11,5; p-Wert = 0,07). Im zweiten Teil dieser Studie untersuchten wir die Rolle eines bekannten Polymorphismus (p.Val158Met) und einer kürzlich beschriebenen seltenen synonymen Variante (p.Leu203Leu) im COMT-Gen für das Auftreten von Brustkrebs bei BRCA1- und BRCA2-PV-Trägern. Ein leicht signifikanter Zusammenhang zwischen dem Vorhandensein von einer oder zwei Kopien des mutierten Allels mit geringer Aktivität (p.Val158Met) und dem späteren Auftreten von Brustkrebs wurde bei BRCA1/2-positiven Frauen festgestellt. In Übereinstimmung mit den vom Consortium of Investigators of Modifiers of BRCA1/2 (CIMBA) vorgelegten Ergebnissen konnten wir keine schützende Rolle für die seltene synonyme Variante (p.Leu203Leu) im COMT-Gen vor dem Auftreten von Brustkrebs bei BRCA1/2-positiven Frauen feststellen. Unsere Studie zeigt, dass zusätzliche trunkierende Varianten in DNA-Reparatursignalwegen die Penetranz von pathogenen BRCA1-Varianten beeinflussen können. Größere Studien sind erforderlich, um diesen Effekt zu bestätigen. Die getesteten Varianten in COMT, einem weiteren Kandidaten für die Modifizierung der BRCA1-Penetranz, standen in dieser Studie nicht mit dem Brustkrebsrisiko in Verbindung. Eine immer präzisere Abschätzung des Erkrankungsrisikos ermöglicht ein individualisiertes Vorgehen bei BRCA1-Anlageträgerinnen und trägt dazu bei, eine Über- oder Unterbehandlung zu vermeiden