Drought stress response of tetraploid hybrid aspen (Populus tremula L. x P. tremuloides Michx.) of protoplast fusion experiments)

Pappelsorten (Populus) für den Anbau in Kurzumtriebsplantagen sollten neben einer hohen Biomasseproduktion und der Vermehrbarkeit über Steckhölzer auch Trockentoleranz aufweisen. Trockenheit stellt einen wichtigen abiotischen Stressor dar, der das Wachstum der Pflanze, ihre Vitalität und ihre Produktivität negativ beeinflussen kann. Polyploide Sorten von Getreidepflanzen (Triticum), krautigen Pflanzen (Lonicera, Spathiphyllum und Nicotiana) aber auch Baumarten (Betula) zeigen eine höhere Toleranz gegenüber Stress, wie z.B. Trockenstress, im Vergleich zu Sorten mit niedrigerem Ploidiegrad. Hybridaspen Populus tremula (L.) x P. tremuloides (Michx.) der Sektion Populus können auch auf Grenzertragsböden ökonomische Zuwächse verzeichnen, auf denen andere Baumarten ausfallen. Den Hybridaspen fehlt allerdings die Vermehrbarkeit über Steckhölzer. Anderen Pappelarten der Sektionen Tacamahaca und Aigeiros wie beispielsweise P. nigra (L.) and P. trichocarpa (Torr. & Gray) x P. deltoides (Bartram ex Marsh) zeigen diese entscheidende Eigenschaft. Da Kreuzungen zwischen den Sektionen Populus und Tacamahaca oder Aigeiros auf natürlichem Weg schwierig sind, wurde die Methode der somatischen Hybridisierung eingesetzt. Der Klon P. tremula x P. tremuloides ('Münden 2') wurden als ein Fusionspartner und einer der Klone P. x canescens (INRA clone No. 717 1‑B4), P. nigra oder P. trichocarpa x P. deltoides (B19) als zweiter Fusionspartner in Hybridisierungsexperimenten verwendet. Blattmorphologisch und durch Mikrosatellitenanalysen konnten die erhaltenen Fusionsprodukte dem Ausgangsklon P. tremula x P. tremuloides ('Münden 2') zugeordnet werden, wiesen dabei aber einen tetraploiden Chromosomensatz auf. In der vorliegenden Dissertation war das zentrale Ziel, Trockenstressreaktionen tetraploider Hybridaspenlinien (HAL) im Vergleich zur diploiden Ausgangslinie P. tremula x P. tremuloides ('Münden 2') zu untersuchen. Dazu wurden die folgenden Fragen aufgestellt. (i) Sind die tetraploiden HAL dem diploiden Ausgangsklon unter Trockenheit überlegen z.B. hinsichtlich des Wasserverbrauchs und des Verwelkungs- und Vertrocknungszeitpunktes der Blätter? (ii) Unterscheiden sich die tetraploiden HAL von dem diploiden Ausgangklon in morphologischen Ausprägungen wie beispielsweise der Stomatamorphologie, der Höhe, der Biomasse und der Gesamtblattfläche? (iii) Ist die höhere Trockentoleranz der tetraploiden HAL durch den erhöhten Ploidiegrad verursacht? (iv) Zeigen die tetraploiden HAL unter Trockenstress früh physiologische Veränderungen im Kohlenhydratgehalt, dem relativen Blattwassergehalt und der stomatären Leitfähigkeit? (v) Gibt es genetische Modifikationen abgesehen von der Tetraploidie wie z.B. Duplikationen und Deletionen, die eventuell Einfluss auf das Trockensressverhalten haben könnten? In einem ersten Experiment wurden vier tetraploide HAL untersucht. Zwei HAL zeigten einen geringeren Wasserverbrauch und drei HAL eine spätere Verwelkung als der diploide Ausgangsklon. Außerdem entwickelten die tetraploiden HAL eine geringere Stomatadichte, größere Stomata und eine vergleichbare oder geringere Höhe, Biomasse und Gesamtblattfläche im Vergleich zum diploiden Ausgangsklon. Das zweite Experiment wurde mit vier diploiden und 16 weiteren tetraploiden HAL durchgeführt. Auch die diploiden Linien stammten aus Protoplastenfusions-experimenten. Die tetraploiden HAL wiesen im Mittel eine höhere Überlebensrate als die diploiden HAL auf, entwickelten aber durchdschnittlich ein geringeres Höhenwachstum. Unter Berücksichtigung der Höhe verwelkten 11 tetraploide, aber keine diploide HAL später als der diploide Ausgangsklon. In einem dritten Experiment wurden zwei Linien aus dem zweiten Experiment ausgewählt, die vergleichbares Höhenwachstum zeigten, aber später verwelkten als der diploide Ausgangklon. Es wurden physiologische Merkmale wie der Wasserverbrauch und der Verwelkungszeitpunkt der Blätter beobachtet und der relative Blattwassergehalt, die stomatäre Leitfähigkeit und der Kohlenhydratgehalt in einer Zeitreihe untersucht. Geringerer Wasserverbrauch im Vergleich zum diploiden Ausgangsklon konnte in beiden tetraploiden HAL gezeigt werden. Diese Beobachtung deckt sich mit dem höheren relativen Bodenwassergehalt der tetraploiden HAL im Vergleich zum diploiden Ausgangsklon. Insgesamt spricht das für geringeren Trockenstress in den tetraploiden HAL. Auf der anderen Seite sollte ein geringerer Wasserverbrauch auch eine geringere stomatäre Leitfähigkeit nach sich ziehen. Dies war in den tetraploiden HAL nicht durchgehend der Fall. Relativ zur Kontrolle konnten die tetraploiden Linien aber eine höhere stomatäre Leitfähigkeit bei Bodenwassergehalten aufrechterhalten, bei denen die diploide Ausgangslinie bereits ihre Stomata geschlossen hatte. Dies weist ebenfalls auf eine höhere Trockentoleranz der tetraploiden HAL hin. Genetische Modifikationen wie beispielsweise Duplikationen und Deletionen wurden mit Hilfe von “copy number variation”(“Kopienzahlvariation”)-Analysen an drei tetraploiden HAL und der diploiden Ausgangslinie durchgeführt. Die drei tetraploiden Linien zeigten vergleichbares Höhenwachstum, aber spätere Verwelkung als die diploide Ausgangslinie. Bei dieser Analyse konnten nur drei Segmente detektiert werden, die bei allen drei tetraploiden HAL im Vergleich zum diploiden Ausgangsklon verändert vorlagen. Die putativen Gene der detektierten Segmente wiesen keine Annotation auf. Eine der drei tetraploiden HAL zeigte eine hohe Anzahl von 90 Segmenten, die hier aber weder in dem diploiden Ausgangsklon noch in den beiden anderen tetraploiden Linien erhöht vorlagen. Diese Linie zeigte zwar eine höhere Trockentoleranz als der diploide Ausgangsklon, aber nicht gegenüber der anderen untersuchten tetraploiden HAL (Experiment 3). Beide tetraploiden HAL waren bezüglich des Wasserverbrauchs, des Verwelkungszeitpunktes und der stomatären Leitfähigkeit ähnlich. Dies lässt vermuten, dass die Trockentoleranz durch die Tetraploidie und nicht durch weitere genetische Modifikationen bedingt ist. Trotzdem ist eine weiterführende funktionelle Untersuchung der drei Segmente, die in allen tetraploiden HAL verändert auftraten, sinnvoll, da auch hier ein trockenrelevantes Gen verändert sein könnte. Um eine Relevanz der putativen Gene bezüglich Trockenheit zu testen, könnte zukünftig das Verhalten von Knock-out-Mutanten, denen die entsprechende Sequenz fehlt, unter Trockenstress untersucht werden. Abschließend ist zu bemerken, dass neben den hier untersuchten HAL mehrere hundert Fusionsprodukte in einem Verbundprojekt genetisch charakterisiert wurden. Die Heterofusionsfrequenz war äußerst gering und die Hybriden waren bereits in der in vitro Phase nicht überlebensfähig. Geringe Heterofusionsfrequenz wurde beteits in anderen Arten beobachtet (Cyclamen, Brassicaceae, Fabaceae, Poaceae, Solanaceae). Da in dieser Dissertation nur Homofusionslinien verwendet wurden, wurde die Vermehrbarkeit über Steckhölzer nicht getestet, sondern der Fokus auf das Trockenstressverhalten der tetraploiden Homofusionslinien gelegt. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass veränderte morphologische Ausprägungen und eine höhere Trockentoleranz in den HAL mit erhöhten Ploidiegrad auftraten. Dies prädestiniert die tetraploiden Linien für Standorte, an denen Wasser als limitierender Faktor auftritt und hohe Ausfallraten durch Dürre erwartet werden

Investigation of the mechanisms terminating growth factor induced Ras activation

Transient Ras activation induced by growth factors is crucial for normal cell proliferation. Ras activity is regulated by opposing actions of two classes of Ras regulatory enzymes. Guanine nucleotide exchange factors (GEFs) promote GTP-bound Ras state by enhancing exchange of GDP with GTP. GTPase activating proteins (GAPs) enhance the otherwise slow intrinsic Ras GTPase activity rate, promoting conversion into the inactive GDP-bound state of Ras. The rise in RasGTP levels following exposure to growth factors is well understood. The mechanism of the ensuing deactivation of Ras is not yet fully understood, but is inferred to involve feedback inhibition of Sos, a GEF which drives the accumulation of active, GTP-loaded Ras. This study focuses on understanding of how Ras signalling is terminated in the context of a mitogenic environment to limit and control Ras signalling in time. Growth factors induce a transient Ras activation in HeLa cells. Strikingly, GEF activity is continuously high at all time points tested, even if RasGTP levels have dropped back to the basal state. Finally we identified a crucial activation of the GAP protein NF1 to counteract GEF activity and to deactivate Ras. Furthermore, Rsk1/2 inhibition led to a sustained Ras activation whereas the GEF activity was not affected. Collectively, the findings emerged from this thesis identified a new molecular mechanism terminating growth factor induced Ras activation characterised by the involvement of Rsk and NF1 in a feedback loop. For the first time a biochemical stimulation of the GAP activity associated with growth factor signalling pathways was demonstrated. Secondly, the acquired data revealed a central role of the tumour suppressor NF1 as an executing target protein of a MAPK induced feedback pathway. Prospectively it is of medical importance to figure out the biochemical link between Rsk and NF1 activation in growth factor induced Ras deactivation to improve therapeutic strategies for patients with RASopathy syndromes

Benchmarking in cluster analysis: A white paper

To achieve scientific progress in terms of building a cumulative body of knowledge, careful attention to benchmarking is of the utmost importance. This means that proposals of new methods of data pre-processing, new data-analytic techniques, and new methods of output post-processing, should be extensively and carefully compared with existing alternatives, and that existing methods should be subjected to neutral comparison studies. To date, benchmarking and recommendations for benchmarking have been frequently seen in the context of supervised learning. Unfortunately, there has been a dearth of guidelines for benchmarking in an unsupervised setting, with the area of clustering as an important subdomain. To address this problem, discussion is given to the theoretical conceptual underpinnings of benchmarking in the field of cluster analysis by means of simulated as well as empirical data. Subsequently, the practicalities of how to address benchmarking questions in clustering are dealt with, and foundational recommendations are made

Beware of website hackers: Developing an awareness video to warn for website hacking

Websites that are not well maintained can be vulnerable to hackings. One type of hacking that might occur is embedding redirects to fake shops into legitimate websites. We created an awareness video to address these hackings. We first conducted a content analysis to collect relevant information. We then created a video based on this information and evaluated the video with four focus group interviews with overall 13 participants form different areas of expertise. The cosntructive feedback from experts allowed us to improve the video

Stability of charged sulfur vacancies in 2D and bulk MoS2_2 from plane-wave density functional theory with electrostatic corrections

Two-dimensional (2D) semiconducting transition metal dichalcogenides such as MoS$_2$ have attracted extensive research interests for potential applications in optoelectronics, spintronics, photovoltaics, and catalysis. To harness the potential of these materials for electronic devices requires a better understanding of how defects control the carrier concentration, character, and mobility. Utilizing a correction scheme developed by Freysoldt and Neugebauer to ensure the appropriate electrostatic boundary conditions for charged defects in 2D materials, we perform density functional theory calculations to compute formation energies and charge transition levels associated with sulfur vacancies in monolayer and layered bulk MoS$_2$. We investigate the convergence of these defect properties with respect to vacuum spacing, in-plane supercell dimensions, and different levels of theory. We also analyze the electronic structures of the defects in different charge states to gain insights into the effect of defects on bonding and magnetism. We predict that both vacancy structures undergo a Jahn-Teller distortion, which helps stabilize the sulfur vacancy in the $-1$ charged state.Comment: 10 pages, 6 figures. Submitted to Physical Review Materials journa

Poster: How to best inform website owners about vulnerabilities on their websites

Background. Content management systems (CMS) provide default features that make it easy even for laypersons to create and maintain sophisticated websites [3]. But a CMS also poses a security risk. Not only can the CMS’s framework itself contain vulnerabilities. Also, there is a vast number of plugins and templates that may introduce vulnerabilities [3, 5]. We are looking for websites that are vulnerable to search engine Spam (SEO Spam) or Pharma Hacks, where an attacker deploys code on a website to redirect to fake web shops [11, 12]. The manipulation is not visible on the genuine website, but the sites appear in the search engine results as shops selling illegal or banned drugs / medicines, luxurious brand-name clothing, or expensive appliances for cheap. Often, the malicious code is hidden within the CSS files of a website and cannot be easily found – even by skilled developers [11]. Aim. Since the problem is not easy to detect and only visible in a website’s search results, most website owners have to rely on vulnerability notifications by the security community to be informed about the manipulation. In trying to create suitable vulnerability notifications, with which we could inform the website owners about the security issues, we conducted 25 semi-structured interviews with affected website owners and discussed the perception of vulnerability notifications with them. To our knowledge, none of the experimental studies on vulnerability notifications [1, 4, 6–9, 13–21] have conducted qualitative interviews with affected website owners, to identify common themes and trust-promoting factors for a vulnerability notification. The motivation of our work was to answer the following research questions: (1) How did website owners perceive previous web vulnerability notifications? (2) What are suitable senders and communication channels that the website owners deem trustworthy? (3) What aspects should we consider in future notifications to be deemed trustworthy? Finally, by answering these questions, we aimed at designing a vulnerability notification that is suitable to informwebsite owners about the security issue on their website