An optical linewidth study of a chromoprotein-C-phycocyanin in a low-temperature glass

The temperature dependence of spectral holes burnt into a phycocyanin-doped ethylene glycol/water glass is investigated in the temperature range between 1.5 and 15 K. The data are well described by a power law with an exponent of 1.16 ± 0.1. Chromoproteins thus behave very much the same as glasses doped with small impurity molecules

Photophysics of phycoerythrocyanins from the cyanobacterium Westiellopsis prolifica studied by time-resolved fluorescence and coherent anti-Stokes Raman scattering spectroscopy

Three building blocks of the antenna complexes of the cyanobacterium Westiellopsis prolifica were studied: PEC(X), which is similar to the α-subunit of phycoerythrocyanin (PEC), trimers of PEC and monomers derived from these by deaggregation with KSCN. The fit of the fluorescence decay curve of PEC(X) requires at least four exponentials, although it supposedly contains only one chromophore. The coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) spectra indicate that the heterogeneity observed is due to geometrical isomers, which are in part generated by photoinduced processes. A similar heterogeneity in chromophore structure and properties is also found in the monomers, where four exponentials are needed to fit the fluorescence decay curve. As in trimers, there is a long-lived, low-amplitude component, which can be assigned to impurities and/or oxidation products. The energy transfer time between the two phyocyanobilin chromophores in the β-subunit is about 500 ps; the lifetime of the fluorescing β-chromophore is 1.5 ns. The phycoviolobilin chromophore in the α-subunit adopts different geometries characterized by fluorescence lifetimes of about 240 and 800 ps. No evidence was found for energy transfer between the α-chromophore and the β-chromophores. This energy transfer occurs in trimers on a time scale of less than 20 ps; the energy transfer time between the two different types of β-chromophore is about 250 ps and the lifetime of the terminal emitter is about 1.5 ns. The excited state kinetics are therefore similar to those of PEC trimers from Mastigocladus laminosus, as are the CARS spectra, indicating a similar chromophore—protein arrangement. In comparison with phycocyanin, the ordering of the excited states of chromophores β84 and β155 may be changed. Although PEC trimers of Westiellopsis prolifica show almost as good a photostability as trimers of Mastigocladus laminosus, monomers are so photolabile that no CARS spectra could be recorded

Femtosecond spectral and anisotropy study of excitation energy transfer between neighbouring α-80 and β-81 chromophores of allophycocyanin trimers

Polarization pump-probe femtosecond spectroscopy was used to investigate photoinduced optical density changes in allophycocyanin (APC) trimers at 635–690 nm after excitation with 230-fs pulses at 618 nm. The initial bleaching observed at λ < 645 nm is followed by subpicosecond absorption recovery corresponding to 430 ± 40 fs recovery kinetics measured at 615 nm with 70-fs pulses. Only the red part of the APC absorption band remains strongly bleached at 3 ps after excitation. The spectral and kinetic results can be described in terms of two different models of interaction between neighbouring α-80 and β-81 chromophores of APC trimers. According to the first one, the observed subpicosecond kinetics corresponds to relaxation between the levels of excitonically coupled, spectrally identical α-80 and β-81 chromophores. Excited state absorption to doubly excited excitonic state should in this case contribute to the measured difference spectra. According to the second one, the femtosecond excitation energy transfer in APC trimers takes place between a donor chromophore absorbing predominantly at 620 nm and an acceptor chromophore absorbing at 650 nm. The high anisotropy value observed at 615 nm during the first 1.2 ps is in good agreement with the donor-acceptor model. Anisotropy values calculated in the 635–675 nm spectral region at 3 ps after excitation are in the 0.1–0.25 range corresponding to an angle of 30°–45° between donor and acceptor transition dipole orientations. The high anisotropy obtained at 658 nm during the excitation is probably due to stimulated emission of the donor chromophore

Results of variety trials with buckwheat in Switzerland

Выращивание гречихи (Fagopyrum esculentum Moench) имело давнюю традицию в Швейцарии, которая исчезла в XX веке. В течение нескольких последних лет интерес к гречихе вновь возрос, и среди прочего, необходимо было найти сорта, адаптированные к климатическим условиям страны. Поэтому в 2014 году швейцарская сельскохозяйственная научно-исследовательская станция Agroscope начала полевые испытания с различными сортами гречихи. Среди тестируемых сортов было пять с детерминантным типом роста российской селекции из ФГБНУ ВНИИЗБК. Испытания 14 сортов гречихи были проведены в двух точках (Цюрих и Цолликофен) в 2016 году. Урожайность зерна колебалась от 1,57 т/га (Drollet) до 3,38 т/га (Дружина). Влажность зерна при уборке урожая у российских сортов варьировала от 13,6% до 18% в Цюрихе и от 27% до 29,1% в Цолликофене. Возможность с помощью новых сортов гречихи начать успешное производство швейцарских продуктов из гречихи зависит от потребителя, а также от возможностей переработки зерна гречихи (то есть обрушивания) и разработки других продуктов из гречихи кроме муки.Growing buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) had a long tradition in Switzerland which disappeared in the 20th century. Since a few years interest in buckwheat increased again and among others also varieties adapted to the climatic conditions had to be found. Therefore Agroscope, the Swiss Agricultural Research station, initiated field trials with different buckwheat varieties in 2014. Among the tested varieties there were also five with a determinate growth from a Russian breeding program. Trials at two sites (Zurich and Zollikofen) with 14 varieties have been conducted in 2016. Grain yields varied from 15.7 dt/ha (Drollet) up to 33.8 dt/ha (Drushina). The water content of the Russian varieties at harvest varied between 13.6 % and 18 % at Zurich and 27 % and 29.1 % at Zollikofen. In order to confirm results, trials should be repeated again in 2017. Whether with new buckwheat varieties a successful Swiss buckwheat production can be initiated depends on one side on the consumer but also on possibilities of the processing of buckwheat grains (i.e. dehulling) and the development of other buckwheat products than flour

Picosecond time-resolved fluorescence of phycobiliproteins

The α- and β-subunits of C-phycocyanin from Mastigocladus laminosus were prepared according to revised procedures. Both subunits are isolated as dimers, which can be dissociated into monomers with detergent mixtures. The fluorescence decay kinetics are similar for the respective monomers and dimers. In no case could they be fitted by only one (α-subunit) or two exponentials (β-subunit) which are predicted by theory for samples with a unique chromophore—protein arrangement containing one and two chromophores, respectively. It is suggested that there exists a heterogeneity among the chromophores of the subunits, which may persist in the highly aggregated complexes present in cyanobacterial antennas

Förster energy transfer between neighbouring chromophores in C-phycocyanin trimers

The excitation-energy transfer in C-phycocyanin (C-PC) trimers and monomers isolated from phycobilisomes of Mastigocladus laminosus has been studied by polarization femtosecond laser spectroscopy. Excitation with 70-fs pulses at 615 nm gave rise to a 500-fs energy-transfer process that was observed only in trimeric preparations. The rate of the process is in agreement with earlier calculated Förster energy transfer rates between neighbouring α-84 and β-84 chromophores of different monomeric subunits. This process is most clearly seen in the anisotropy decay kinetics. As a result of femtosecond excitation-energy transfer, the anisotropy relaxes from 0.4 to 0.23. The final anisotropy value is in fair agreement with the results of calculations based on the crystal structure and spectroscopic data of C-PC trimers. Our results support the conclusion that Förster energy transfer can occur between excitonically coupled chromophores

Blühstreifen fördern Honig- und Wildbienen

Honig- und Wildbienen sind für die landwirtschaftliche Produktion und die Biodiversität unverzichtbar, doch sie sind weltweit unter Druck geraten. Neben der Varroa- Milbe, Krankheiten und Umweltgiften dürfte auch fehlende Nahrung ein wichtiger Stressfaktor sein. Mit Blühstreifen in der Kulturlandschaft soll deshalb die Trachtlücke von Ende Mai bis Ende Juli verringert werden. An der Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften HAFL wurden 2011–2015 Blühstreifenmischungen entwickelt, die Honig- und nichtspezialisierten Wildbienen in der trachtarmen Zeit Pollen und Nektar liefern, aber auch für landwirtschaftlich wichtige Nützlinge wie Schwebfliegen und Raubwanzen attraktiv sind. Ein Vergleich mit Extensivwiesen, Brachen und Säumen ergab, dass Blühstreifen vielen Honig- und nichtspezialisierten Wildbienen Nahrung bieten. Eine Fallstudie im Jahr 2015 mit Erdhummeln hat zudem gezeigt, dass die Nähe eines Blühstreifens die Volksentwicklung positiv beeinflusst. Ein weiterer positiver Aspekt von Blühstreifen dürfte auch darin liegen, dass sie die Nahrungskonkurrenz zwischen Honig- und Wildbienen auf den übrigen Blühflächen reduzieren

Buchweizenanbau in der Schweiz: neue Sorten für eine alte Nischenkultur

Die Geschichte des Buchweizens reicht weit in die Vergangenheit zurück. Ursprünglich stammt Buchweizen aus China wo Buchweizenarten gemäss Pollenuntersuchungen bereits 2500 v. Chr. wuchsen (Zeller und Hsam 2004). Von dort breitete sich der Buchweizen vermutlich im Mittelalter über Kirgistan, Tadschikistan und Usbekistan in Richtung Europa aus (Zeller 2001). Mit der Intensivierung des Ackerbaus verlor er aber nach und nach an Bedeutung. Aktuell (Datengrundlage 2017) gilt Russland mit 1,52 Millionen Tonnen (von weltweit ca. 4 Millionen Tonnen) als führender Buchweizenproduzent (FAO 2019). In der russischen Küche ist Buchweizen – als Beilage oder Hauptgericht – auch heute noch ein wichtiger Nahrungsbestandteil (Miedaner und Longin 2012). Ab 1400 n. Chr. hat sich der Buchweizenanbau auch in der Schweiz etabliert. Bereits um 1800 n. Chr. beschränkten sich die Anbaugebiete aber nur noch auf einige Täler in Graubünden und im Tessin. (Schilperoord 2017). Hauptgrund war die verstärkte Verbreitung und Förderung des Kartoffelanbaus, was die gesamtschweizerische Anbaufläche von Buchweizen bis ins Jahr 1972 auf unter eine Hektare schrumpfen liess (Lustenberger et al. 1977). Seither taucht Buchweizen nicht mehr einzeln in der Anbaustatistik auf und bis auf die Sorte Brusio ist keine Schweizer Buchweizensorte in der Genbank eingelagert worden (BLW 2019). Seit einigen Jahren nimmt die Bedeutung von Buchweizen in der menschlichen Ernährung aber wieder zu. Gerade für Menschen mit einer Glutenunverträglichkeit (Zöliakie) bietet der glutenfreie Buchweizen eine Alternative zu herkömmlichen Getreideprodukten. Daneben ist Buchweizen auch reich an Spurenelementen wie Zink oder Mangan und wirkt Erkrankungen wie Bluthochdruck oder hohen Cholesterinwerten entgegen (Skrabanja et al. 2004). Aufgrund der geringen Ansprüche an Klima und Boden (Lustenberger et al. 1977) und der eher kurzen Vegetationsdauer von ca. 115 Tagen (Aufhammer et al. 1995) kann Buchweizen als Fruchtfolgeglied interessant sein. Da Buchweizen botanisch gesehen mit keiner anderen häufig in der Schweiz angebauten Kulturpflanze verwandt ist, kann er zur Auflockerung der Fruchtfolge und Aufwertung des Bodens genutzt werden. Durch die kurze Vegetationsdauer besteht zudem die Möglichkeit, Buchweizen als Zweitkultur z. B. nach Wintergerste anzubauen. Als Gründüngungs- und Untersaatenkomponente wird Buchweizen seit vielen Jahren eingesetzt. Unter guten Wachstumsbedingungen ist Buchweizen aufgrund der schnellen Jugendentwicklung ein guter Unkrautunterdrücker. Auch für Insekten ist die Ackerfrucht von Bedeutung, denn sie blüht – je nach Saatzeitpunkt und Sorte – über eine längere Zeit und v. a. während der tendenziell eher trachtarmen Sommermonate. Beim Anbau von Buchweizen als Reinkultur zur Körnernutzung stellen sich zahlreiche Herausforderungen. So ist z. B. die Bestimmung des richtigen Erntezeitpunkts aufgrund des unbegrenzten Wuchses der aktuell verfügbaren Sorten und deshalb auch die Ernte mit dem Mähdrescher schwierig. Neue Züchtungen aus Russland versprechen jedoch eine gleichmässige Abreife bei gleichzeitig hohen Kornerträgen und tieferen Erntefeuchtigkeiten. Um Lösungsansätze für den Buchweizenanbau in der Schweiz zu entwickeln, wurden in einem gemeinsamen Projekt von Agroscope und der Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften HAFL Versuche mit verschiedenen Buchweizensorten und Saatdichten durchgeführt. In den Sortenversuchen wurde zudem der Wert für Bestäuber quantifiziert

Ökologische Fallenwirkung von einjährigen Blühstreifen – Laufkäfer als Ökozeiger

Werden Blühstreifen von Nützlingen und Bestäubern als Nistplatz gebraucht, könnte ein Umbrechen zu einer Zerstörung der Nachkommen führen. Dies würde den Blühstreifen zu einer ökologischen Falle machen. In der vorliegenden Studie konnte die Hypothese einer ökologischen Falle für Nützlinge und Bestäuber jedoch nicht bestätigt werden. Es wurden 35 verschiedene Arten Laufkäfer gefangen, sechs davon stehen auf der Roten Liste