Effects of drought, pathogens and insects on pine mortality : case Kemiönsaari, Finland

Tiivistelmä/Referat – Abstract Ilmaston lämpenemisen aiheuttamat kuivuusjaksot yhdessä mahdollisten hyönteistuhojen kanssa lisäävät puiden kuolleisuutta. Vuoden 2003 kuivuus oli erittäin ankara monilla alueilla Euroopassa, myös Suomessa. Se oli ankarampi ja pidempi kuin aikaisemmat kuivuudet. Vuonna 2006 kohdatun kuivuusjakson aikana 25% valtion metsien inventoinnin oli löydettävissä kuivuuden aiheuttamia vahinkoja. Suomen lounaisalueiden saaristo on korkean kuivuusriskin aluetta, ilmastonmuutoksen myötä entistä kuumemmat ja kuivemmat kesät voivat aiheuttaa alueella vakaviakin metsätuhoja. Tässä tutkielmassa tutkittiin metsätuhoja Kemiönsaarella, lounais-Suomessa (60° 11'N, 22° 33'E). Metsätuhot havaittiin ensikertaa 2009 paikallisen metsänhoitoyhdistyksen toimesta ja ovat levinneet alueella. Mäntyjen (Pinus sylvestris) latvukset alueella ovat osittain, tai kokonaan harsuuntuneet. Harsuuntuminen alkaa latvuksesta ja leviää tasaisesti alaspäin. Keskeisimmät tutkimuskysymykset olivat: 1. Ovatko viimeaikojen kuivat vuodet vaikuttaneet mäntyjen (Pinus sylvestris) kasvuun Kemiönsaarella? 2. Miten punalatikka (Aradus cinnamomeus) vaikuttaa puiden vedenkuljetuskykyyn? 3. Miten sorokka (Crumenulopsis sororia) vaikuttaa puiden vedenkuljetyskykyyn? Tulokset antavat tukea ensimmäiselle tutkimuskysymykselle. Alueen männyissä (Pinus sylvestris) on havaittavissa kasvun heikkenemistä kuivien vuosien aikana. SEA-analyysi paljasti että viimeisen 20 vuoden aikana tapahtuneet kuivat kesät ovat heikentäneet puiden paksuuskasvua. Tulokset eivät kuitenkaan olleet tilastollisesti merkittäviä. Tuloksien mukaan kasvua merkittävimmin rajoittava tekijä on sadanta kesäkuussa ja viime vuoden kesällä. Vedenpuutos kasvukaudella vähentää fotosynteettistä tuotosta ja aiheuttaa fysiologista stressiä puulle ja tutkitusti edesauttaa monien tuhohyönteisten menestymistä. Tämä tutkimus osoitti että alueen mäntyjen (Pinus sylvestris) vedenkuljetyskyky ei heikentynyt niissä puissa missä oli sorokkaa (Crumenulopsis sororia) tai punalatikkaa (Aradus cinnamomeus). Päinvastoin, tässä tutkimuksessa löydettiin selkeä korrelaatio korkeampaan vedenkuljetuskykyyn niiden mäntyjen latvuksissa joista löytyi punalatikkaa ja sorokkaa.Overall warming of climate, causing drought and sometimes co-occurring with insect outbreaks poses a risk to tree health and has been linked to tree mortality in many areas. The drought of 2003 was particularly severe in many regions in Europe, including Finland. It exceeded many previous drought years in its severity and intensity. Also, in the summer of 2006, 25% of the permanent forest sample plots of Finland National Forestry Inventory showed symptoms of drought damages. The Finnish south-west archipelago is high-risk drought area, and dry summers becoming more frequent and severe may cause severe forest damages in the area. In this study we investigated forest damages in Kemiönsaari, South-West Finland, approximately 60° 11'N, 22° 33'E. The forest damages there were first discovered in 2009, by local forest society, and has been spreading in the area. The crowns of Scots Pines (Pinus sylvestris) in the area were partially or completely defoliated. The defoliation started from the top of the canopy and spread evenly downwards. The central research questions of this study were: 1. Has the past drought years affected the growth of Pinus sylvestris in Kemiönsaari? 2. How is the Pine bark bug, Aradus cinnamomeus, affecting the trees hydraulic conductivity? 3. How is the Crumenulopsis sororia affecting the trees hydraulic conductivity? The findings provide support for the first research question stating that there has been a notable reduction in growth of the trees in the study area. The superposed epoch analysis revealed that droughts occurred in the past 20 years, reduced the radial growth of Scots pines. However, the results from this were within the lower 95% bootstrapped confidence limit and are not statistically significant. The results indicated that the most limiting factor to radial growth of Pinus sylvestris was precipitation in June, and last year July. Water shortage during the growing season decreases photosynthetic production and causes physiological stress to tree and is known to promote outbreaks of many insect. This study showed that the hydraulic conductivity of Scots pines in this area is not decreased by the pathogen Crumenulopsis sororia or Aradus cinnamomeus, in contrary, there was a clear correlation with higher hydraulic conductivity in the top of the crown of Scots pine’s where Crumenulopsis sororia or Aradus cinnamomeus were present

Whole-body Electric Bioimpedance Measurement in the Evaluation of Vascular Function

Background: Two pathologies affecting the arterial wall, atherosclerosis and arterial stiffening, are strong predictors of cardiovascular diseases and mortality. The identification of these at the sub-clinical, asymptomatic stages is potentially useful for the prevention of cardiovascular risk. Arterial stiffness can be evaluated locally by measuring carotid artery elasticity or segmentally by measuring pulse wave velocity (PWV), and of these two methods, PWV is considered the gold standard for assessing arterial stiffness. Whole-body impedance cardiography (ICGWB) has previously been shown to be a fast and operator-independent method to measure PWV, but the lack of reference values has limited its use in clinical practice. Moreover, the applicability of the ICGWB method in measuring PWV in large-scale epidemiological studies has not been tested previously.Carotid artery intima-media thickness (IMT) and brachial artery flowmediated dilation (FMD) are well-known non-invasive markers of early atherosclerosis. Although the pathophysiology of atherosclerosis involves many features similar to arterial stiffness, whether IMT and FMD reflect similar or different aspects of vascular damage in comparison to PWV is not known. In addition, PWV and indices of carotid artery elasticity are often used interchangeably, but the relationship between these has received little interest to date.Aims: The objective of the present study was to establish reference values for PWV as measured by ICGWB and gain more insight into the association of PWV with the markers of sub-clinical atherosclerosis (IMT, FMD) and local arterial elasticity. In addition, the aim of the current study was to study the applicability of the ICGWB method for measuring PWV in an epidemiological study. Furthermore, the objective of the present study was to develop a new integrated cardiovascular parameter reflecting several aspects of the cardiovascular system – i.e. arterial stiffness, arterial wall structure and cardiac pump function.Subjects and Methods: The study population was combined from three distinct studies: 455 subjects from the Health 2000 Survey (supplemental study), 1872 subjects from the Cardiovascular Risk in Young Finns Study and 87 subjects from the Tampere Ambulatory Blood Pressure Study. Pulse wave velocity, stroke volume and systemic vascular resistance were measured from all subjects using the commercially available ICGWB monitor (CircMon™). Indices of carotid artery elasticity and carotid artery IMT were measured by ultrasound in the Health 2000 Survey (supplemental study) and the Cardiovascular Risk in Young Finns Study. Moreover, brachial FMD was measured by ultrasound in the Cardiovascular Risk in Young Finns Study.Results: In subjects aged 46–76 years, IMT was directly and independently associated with PWV, but in younger subjects, IMT and PWV were not independently correlated. Carotid artery distensibility was inversely and independently associated with PWV, whereas FMD and PWV were not independently related. Metabolic syndrome and several other cardiovascular risk factors were found to associate with increased PWV, a finding which is in line with previous epidemiological studies using different methods to measure PWV. The present thesis introduces and evaluates a new ICGWB-based hemodynamic parameter known as arterial tension time (ATT), which is defined as the time difference between the stroke-volume-introduced arterial distension and maximal integrated arterial distension. Decreased ATT was associated with increased arterial stiffness, increased subclinical atherosclerosis and decreased stroke volume. The current study also reports reference values for PWV measured by ICGWB for males and females in different age groups with no evidence of cardiovascular disease and a low burden of risk factors.Conclusion: The present study has four main findings. Firstly, the current study establishes reference values for ICGWB-based PWV in an adult Finnish population. Reference values can be useful in the clinical management of patients in future studies. Secondly, PWV was not found to associate with IMT or FMD in young adults, but in older individuals, PWV and IMT were directly and independently correlated. Therefore, the current findings suggest that PWV may reflect a different aspect of vascular damage than FMD or IMT in young adults, whereas in older adults, the information provided by PWV and IMT may be, to some extent, similar. The present findings encourage the use of a combination of complementary non-invasive methods to evaluate arterial wall alterations, particularly in young adults. Thirdly, ICGWB provides a convenient and reliable tool for evaluating arterial stiffness in epidemiological studies. Fourthly, ATT developed in this study could potentially include information on several aspects of cardiovascular structure and function, and possibly serve as a new integrated parameter of cardiovascular health

Convergence : the Concept and its Empirical Evidence among the Member States of the European Union : The Evaluation of the Impact of the Newest Enlargement and the Extent of Trade on Convergence Process

Only abstract. Paper copies of master’s theses are listed in the Helka database (http://www.helsinki.fi/helka). Electronic copies of master’s theses are either available as open access or only on thesis terminals in the Helsinki University Library.Vain tiivistelmä. Sidottujen gradujen saatavuuden voit tarkistaa Helka-tietokannasta (http://www.helsinki.fi/helka). Digitaaliset gradut voivat olla luettavissa avoimesti verkossa tai rajoitetusti kirjaston opinnäytekioskeilla.Endast sammandrag. Inbundna avhandlingar kan sökas i Helka-databasen (http://www.helsinki.fi/helka). Elektroniska kopior av avhandlingar finns antingen öppet på nätet eller endast tillgängliga i bibliotekets avhandlingsterminaler.This thesis concentrates on a concept of convergence, and thus it examines whether reduction of disparities between poor and rich countries is taking place and what are the most important factors contributing to such process. The main focus is on a group of more homogenous countries, namely the countries of the European Union due to its ongoing process of convergence and enlargement. Besides the theoretical analysis on convergence, some empirical evidence and analysis of whether trade liberalization has enhanced the convergence process is presented. The thesis discusses the enlargement of the EU and its effects on convergence, but also the history of convergence within the European countries. Sigma-convergence within the enlarged EU area has taken place during the examination period of 1993-2004, and therefore income disparities between countries appear to be declining. When analysing beta-convergence during the period, a negative relationship between the initial level of GDP per capita and its average growth rate can be found. As predicted by the neoclassical theory of convergence, the EU-10 countries are among the initially poorest and fastest growing countries, and the EU-15 countries have a slower growth rate. According to the estimation, the countries of the European Union converge in an absolute sense at a speed of 2.1 % per year. The results indicate that the expected duration of the convergence process must be measured in decades. When examining the relationship between sigma-convergence and economic integration, the liberalisation of trade was found to have an impact on convergence within the EEC. Also among the EU-15 is found evidence for that mutual trade is rather good indicator of sigma-convergence. As for the new member states of the EU, there is a positive relationship between the volume of trade and the degree of openness. Trade between the EU-25 countries has accelerated, which exhibits a propensity towards convergence. The most important references used are Barro, Robert J. and Sala-I-Martin, Xavier (1995), Sala-I-Martin, Xavier (1996) and Kaitila, Ville (2004) for the concept of convergence, Economic and Social Data Service dataset for empirical evidence, and Ben-David, Dan and Kimhi, Ayal (2004) for the relationship between trade and convergence.Tutkielmassa keskitytään konvergenssin käsitteeseen, ja tarkastellaan vähenevätkö rikkaiden ja köyhien maiden väliset tuloerot sekä mitkä ovat tärkeimmät siihen vaikuttavat tekijät. Pääpaino tarkastelussa on Euroopan Unionin mailla, ja viimeisimmän laajenemisen vaikutuksilla ryhmään homogeenisempia talouksia. Teoreettisen analyysin lisäksi esitellään empiirisiä havaintoja ja tarkastellaan sitä, onko maiden välinen kaupan vapauttaminen edesauttanut konvergenssia. Tutkielma käsittelee EU:n laajenemisen vaikutuksia konvergenssiin, mutta tarkastelee myös Euroopan maiden välistä konvergenssin historiaa. Vuosien 1993–2004 välisenä aikana EU-maiden sisällä on tapahtunut sigma-konvergenssia, joten tuloerot maiden välillä ovat kaventuneet. Beta-konvergenssia analysoitaessa saman ajanjakson aikana on löydettävissä negatiivinen suhde henkeä kohden mitatun BKT:n alkuperäisen arvon ja maiden keskimääräisen kasvuvauhdin välillä. Kuten uusklassinen teoria konvergenssista olettaakin, EU10-maat ovat nopeimmin kasvavien ja alkutilanteessa köyhimpien maiden joukossa, kun taas EU15-maiden kasvuvauhti on hitaampi. Estimoinnin perusteella EU-maat konvergoituvat absoluuttisella beta-konvergenssilla mitattuna 2,1 %:n vuosivauhtia. Tämä osoittaa, että konvergenssiprosessi tulee kestämään vuosikymmenien ajan. Tutkittaessa sigma-konvergenssin ja taloudellisen integraation välistä yhteyttä, kaupan liberalisoinnilla on havaittu olevan vaikutusta konvergenssiin EEC-maiden sisällä. Myös EU15-maiden välisellä kaupankäynnillä on havaittu olevan yhteyttä maiden välisten tuloerojen kanssa. Kun tarkastellaan EU:n viimeaikaisinta laajenemista, voidaan havaita positiivinen suhde kaupankäynnin volyymin ja maiden avoimuuden välillä. Kaupankäynti EU25 maiden välillä on vuosikymmenen aikana lisääntynyt, mikä lisää taipumusta konvergenssiin. Tärkeimmät käytetyt lähteet ovat Barro, Robert J. ja Sala-I-Martin, Xavier (1995), Sala-I-Martin, Xavier (1996) ja Kaitila, Ville (2004) tutkittaessa konvergenssin käsitettä, Economic and Social Data Service dataset empiiristen havaintojen pohjana, sekä Ben-David, Dan ja Kimhi, Ayal (2004) tutkittaessa kaupan ja konvergenssin välistä suhdetta

Selenium and mercury contents in northern pike (Esox Iucius, L.) of Finnish man-made and natural lakes

Seleenin ja elohopean pitoisuus Suomen tekoaltaiden ja luonnonjärvien hauiss

Ilmastonmuutoksen vaikutus luiskien stabiliteettiin : Case Kaarilankulma

Ilmastonmuutos on aikamme suurimpia ympäristöllisiä haasteita. Rakennetun ympäristön suunniteltu kestoikä on keskimäärin sata vuotta, jolloin nykypäivän alati muuttuva ilmasto asettaa osaltaan haasteita tulevaisuuden tarpeiden hahmottamiselle.Tässä työssä tutkitaan ilmastonmuutoksen vaikutusta luiskien stabiliteettiin. Työn tavoitteena on selvittää, millä tavoin ilmasto- ja ympäristöolosuhteissa tapahtuvat muutokset vaikuttavat pohjaolosuhteisiin ja stabiliteettia määritteleviin tekijöihin. Lisäksi työssä tarkastellaan ilmastollisten ja ympäristöllisten muutosten vaikutusta case-kohde As Oy Kaarilankulman pengerluiskan sortuman syntyyn. Työ toteutettiin kirjallisuustutkimuksena käyttäen lähteinä kirjallisuutta, tutkimusraportteja, artikkeleja sekä tilastotietoja. Työssä esitellään ilmastonmuutoksesta aiheutuvat keskeiset muutokset ilmasto-olosuhteissa sekä ympäristössä. Suomen osalta muutosten havaittiin liittyvän olennaisesti keskilämpötilan kohoamiseen sekä hydrologiaan. Näiden muutosten vaikutuksia pohjaolosuhteisiin sekä maan lujuuteen tutkittiin kirjallisuuslähteitä hyödyntämällä. Havaittuja seurauksia pyrittiin havainnollistamaan case-kohteen sortumatapauksen avulla. Tutkimus osoittaa ilmastonmuutoksen vaikuttavan alentavasti luiskien stabiliteettiin. Ennustettu vedenmäärän lisääntyminen maaperässä heikentää lujuutta huokosvedenpaineen lisääntymisen johdosta etenkin huonosti vettäläpäisevillä mailla. Vedenmäärän lisääntyminen maaperässä poikkeuksellisen leudon talven seurauksena todettiin myös olevan suurin riskitekijä case-kohteen sortuman synnyssä. Lisäksi stabiliteettia heikentävän eroosion riskin todettiin kasvavan valunnan ja virtaaman lisäännyttyä. Sään ääri-ilmiöt, kuten tulvat, tulee myös ottaa tulevaisuu dessa huomioon stabiliteettia heikentävänä tekijänä. Työn toteutuksessa haasteina havaittiin ilmastonmuutoksen ennustamisen epätarkkuus sekä muutosten vaikuttavuuksien arviointi. Ilmastonmuutoksesta johtuvat ilmiöt ja muutokset ovat hyvin paikallisia, sekä niiden todennäköisyyttä ennustetaan eri skenaarioiden avulla mallintamalla. Tällöin vaikutusten arviointiin sekä soveltamiseen liittyy epätarkkuutta. Kuitenkin epätarkkuudesta huolimatta ilmastollisten sekä ympäristöllisten tekijöiden vaikutus stabiliteettiin on kiistaton

Biomassaperäisten sokerien katabolia eukaryoottimikrobeissa ja metaboliamuokkauksen hyödyntäminen orgaanisten happojen tuotossa

The use of metabolic engineering as a tool for production of biochemicals and biofuels requires profound understanding of cell metabolism. The pathways for the most abundant and most important hexoses have already been studied quite extensively but it is also important to get a more complete picture of sugar catabolism. In this thesis, catabolic pathways of L-rhamnose and D-galactose were studied in fungi. Both of these hexoses are present in plant biomass, such as in hemicellulose and pectin. Galactoglucomannan, a type of hemicellulose that is especially rich in softwood, is an abundant source of D-galactose. As biotechnology is moving from the usage of edible and easily metabolisable carbon sources towards the increased use of lignocellulosic biomass, it is important to understand how the different sugars can be efficiently turned into valuable biobased products. Identification of the first fungal L-rhamnose 1-dehydrogenase gene, which codes for the first enzyme of the fungal catabolic L-rhamnose pathway, showed that the protein belongs to a protein family of short-chain alcohol dehydrogenases. Sugar dehydrogenases oxidising a sugar to a sugar acid are not very common in fungi and thus the identification of the L-rhamnose dehydrogenase gene provides more understanding of oxidative sugar catabolism in eukaryotic microbes. Further studies characterising the L-rhamnose cluster in the yeast Scheffersomyces stipitis including the expression of the L-rhamnonate dehydratase in Saccharomyces cerevisiae finalised the biochemical characterisation of the enzymes acting on the pathway. In addition, more understanding of the regulation and evolution of the pathway was gained. D-Galactose catabolism was studied in the filamentous fungus Aspergillus niger. Two genes coding for the enzymes of the oxido-reductive pathway were identified. Galactitol dehydrogenase is the second enzyme of the pathway converting galactitol to L-xylo-3-hexulose. The galactitol dehydrogenase encoding gene ladB was identified and the deletion of the gene resulted in growth arrest on galactitol indicating that the enzyme is an essential part of the oxido-reductive galactose pathway in fungi. The last step of this pathway converts D-sorbitol to D-fructose by sorbitol dehydrogenase encoded by sdhA gene. Sorbitol dehydrogenase was found to be a medium chain dehydrogenase and transcription analysis suggested that the enzyme is involved in D-galactose and D-sorbitol catabolism.   The thesis also demonstrates how the understanding of cell metabolism can be used to engineer yeast to produce glycolic acid. Glycolic acid is a chemical, which can be used for example in the cosmetic industry and as a precursor for biopolymers. Currently, glycolic acid is produced by chemical synthesis in a process requiring toxic formaldehyde and fossil fuels. Thus, a biochemical production route would be preferable from a sustainability point of view. Yeasts do not produce glycolic acid under normal conditions but it is a desired production host for acid production because of its natural tolerance to low pH conditions. As a proof of concept, pure model substrates, e.g. D-xylose and ethanol, were used as starting materials for glycolic acid production but the knowledge can be further applied to an expanded substrate range such as biomass derived sugars. Already the introduction of a heterologous glyoxylate reductase gene resulted in glycolic acid production in the yeasts S. cerevisiae and Kluyveromyces lactis. Further modifications of the glyoxylate cycle increased the production of glycolic acid and it was successfully produced in bioreactor cultivation. The challenge of biotechnology is to produce high value products from cheap raw materials in an economically feasible way. This thesis gives more basic understanding to the topic in the form of new information regarding L-rhamnose and D-galactose metabolism in eukaryotic microbes as well as provides an example on how cell metabolism can be engineered in order to turn the cell into a cell factory that is able to produce a useful chemical.Metaboliamuokkauksen käyttäminen biokemikaalien ja biopolttoaineiden tuoton työkaluna vaatii syvällistä solun metabolian ymmärrystä. Yleisimpien ja tärkeimpien heksoosien, kuten D-glukoosin ja D-fruktoosin, metabolia on jo melko hyvin tutkittu alue, mutta kokonaiskuvan hahmottamiseksi laajempi sokerimetabolian ymmärtäminen on tärkeää. Tässä väitöskirjassa on tutkittu kahden sokerin, L-ramnoosin ja D-galaktoosin, kataboliareittejä hiivoissa ja filamenttihomeissa. Näitä molempia heksoosisokereita esiintyy kasvibiomassassa, kuten hemiselluloosassa ja pektiinissä. Galaktoglukomannaani on hemiselluloosatyyppi, jossa on paljon D-galaktoosia ja jota on erityisesti havupuissa. Bioteknologian sovelluksissa yritetään parhaillaan siirtyä ruoaksi kelpaavien helposti hyödynnettävien raaka-aineiden käytöstä kohti lignoselluloosaperäisten biomassojen hyödyntämistä, joten on hyvin tärkeätä ymmärtää, miten erilaiset sokerit pystytään muuntamaan hyödyllisiksi biopohjaisiksi tuotteiksi. Ensimmäisen eukaryoottimikrobiperäisen L-ramnoosi 1-dehydrogenaasi-entsyymiä koodaavan geenin identifiointi osoitti, että L-ramnoosi 1-dehydrogenaasi-entsyymi kuuluu lyhytketjuisten alkoholidehydrogenaasien proteiiniperheeseen. Sokeridehydrogenaasit, jotka hapettavat sokereita sokerihapoksi, eivät ole yleisiä eukaryoottimikrobeissa, joten L-ramnoosi 1-dehydrogenaasigeenin identifiointi tuo lisää ymmärrystä eukaryoottimikrobien oksidatiivisesta sokerikataboliasta. Työtä jatkettiin karakterisoimalla Scheffersomyces stipitis -hiivan L-ramnoosiklusteri. Työssä ekspressoitiin L-ramnoaattidehydrataasigeeni Saccharomyces cerevisiae -hiivassa ja täten viimeisteltiin L-ramnoosireitin entsyymien biokemiallinen karakterisointi. Lisäksi työ lisäsi ymmärrystä reitin säätelystä ja evoluutiosta. D-Galaktoosityö tehtiin Aspergillus niger -homeessa ja siinä identifioitiin kaksi oksido-reduktiivisen galaktoosimetaboliareitin entsyymiä koodaavaa geeniä. Galaktitolidehydrogenaasi, joka muuntaa galaktitolin L-ksylo-3-heksuloosiksi, on reitin toinen entsyymi. Galaktitolidehydrogenaasia koodaava geeni ladB identifioitiin ja geenin deleetion huomattiin aiheuttavan fenotyypin, joka ei kasva galaktitolilla. Tämä osoittaa, että kyseinen entsyymi on olennainen osa kyseistä metaboliareittiä eukaryoottimikrobeissa. Reitin viimeinen entsyymi, sdhA-geenin koodaama sorbi-tolidehydrogenaasi, muuntaa D-sorbitolia D-fruktoosiksi. Sorbitolidehydrogenaasi identifioitiin keskiketjuiseksi dehydrogenaasiksi ja transkriptioanalyysi osoitti, että entsyymi osallistuu sekä D-galaktoosin että D-sorbitolin kataboliaan. Väitöskirja myös demonstroi, kuinka solun metabolian ymmärrystä voidaan käyttää hyödyksi metaboliamuokkauksessa ja näin saada hiiva tuottamaan glykolihappoa. Glykolihappo on kemikaali, jota käytetään mm. kosmetiikkateollisuudessa ja polymeerien raaka-aineena. Tällä hetkellä glykolihappoa valmistetaan fossiilisista polttoaineista kemiallisella synteesillä, jossa tarvitaan myrkyllistä formaldehydiä. Biotekninen tuottoreitti olisi näin ollen parempi vaihtoehto kestävän kehityksen näkökulmasta ajateltuna. Hiivat eivät kuitenkaan tuota glykolihappoa normaaliolosuhteissa. Toisaalta hiivat ovat erinomaisia tuottoisäntiä orgaanisten happojen tuottoon, koska ne luontaisesti kestävät olosuhteita, joissa on matala pH. Tässä työssä substraattina on käytetty puhtaita malliraaka-aineita, kuten D-ksyloosia ja etanolia, mutta saavutettua tietämystä voidaan tulevaisuudessa soveltaa myös kun lähtöaineena siirrytään käyttämään biomassaperäisiä sokereita. Jo pelkästään heterologisen glyoksylaattireduktaasigeenin ekspressointi hiivassa sai aikaan glykolihappoa tuottavat S. cerevisiae ja Kluyveromyces lactis -hiivakannat. Glyoksylaattisyklin jatkomuokkaus lisäsi edelleen glykolihapon tuottoa ja tuottoprosessi demonstroitiin biorektorikasvatuksella. Biotekniikan haaste on tuottaa halvoista raaka-aineista hyödyllisiä biopohjaisia tuotteita taloudellisesti kannattavalla tavalla. Tämä väitöskirja tuo lisää ymmärrystä aiheeseen tuomalla uutta tietoa L-ramnoosin ja D-galaktoosin metaboliasta eukaryoottimikrobeissa ja yhtä lailla antaa esimerkin, kuinka metabolista ymmärtämystä voidaan käyttää solun muokkauksessa hyödyllistä kemikaalia valmistavaksi solutehtaaksi

Deir el -Medinan seinärakenteet : muinaisegyptiläisen työläiskylän seinien materiaalinkäytön ja rakenteiden analyysi

Tutkimus käsittelee muinaisen egyptiläisen työläiskylän (asumiskäytössä noin 1504–1099 eKr.) seinärakenteita. Tutkimuksessa kartoitetaan ja analysoidaan Deir el -Medinan seinien rakennusmateriaalien ja rakenteiden käyttöä kylän eri alueilla sekä etsitään syitä mahdollisiin eroihin ja pohditaan tehtyjen ratkaisujen merkitystä muinaisessa rakentamistoiminnassa. Näkökulmana on seinärakenteiden tutkiminen poikkitieteellisyyttä hyväksi käyttäen (arkeologia aputieteineen, insinööritiede, rakentamisen tuotantotekniikka). Tutkimuksen päämateriaalina on Deir el -Medinan seinistä tekemäni tietokanta mittoineen ja valokuvineen. Tietokannan kautta analysoidaan seinämateriaalien käyttöä kylän alueilla. Ensin vuoden 1939 aluejaolla ja toiseksi tekemälläni ala-aluejaolla. Seuraavaksi kylän seinärakenteet jaetaan viiteen ryhmään: asuntojen väliset seinät, väliseinät, tien vastaiset ulkoseinät, käytävän vastaiset ulkoseinät ja muuri. Kolmanneksi seinistä muodostetaan seinätyyppejä niiden paksuuden ja materiaalin perusteella. Näitä kaikkia tietoja käytetään analyysien perusteena. Tietokannan ja kaivausraporttien lisäksi muinaisen Egyptin rakennuskulttuuria ja asuntorakentamista materiaaleineen käydään yleisesti läpi sekä alkuperäislähteitä (maalaukset, tekstit, mallitalot) että aiheesta kirjoitettua kirjallisuutta hyödyntämällä. Joitakin tilastotieteellisiä testejä tehdään osoittamaan graafisten kuvaajien kelpoisuutta tuloksien arvioinnissa. Rakennustekninen tarkastelu tehdään yleisellä tasolla kirjoittajan rakennetekniikan ja työmaatekniikan osaamista hyväksi käyttäen. Tutkimuksen tulokset tuottavat uutta tietoa ja osoittavat, että Deir el-Medinan eri alueiden ja ala-alueiden seinien rakennusmateriaalien käytössä on eroja. Korostetusti esille nousee kylän läntinen keskialue, mutta myös eteläisen ja pohjoisen osan eroja havaitaan. Tutkimuksesta käy myös ilmi se, että Deir el -Medinan seinärakenteiden käytössä on järjestelmällisyyttä ja lisätutkimusta on syytä tehdä. Tietokanta sisältää paljon yksityiskohtaista tietoa ja kuvamateriaalia Deir el -Medinan seinistä ja tulee olemaan pohjamateriaalina tarkemmille tutkimuksille

L-ramnoosi-1-dehydrogenaasigeeni ja L-ramnoosin kataboliareitti Pichia stipitis -hiivassa

The purpose of this work was to identify some of the genes of the catabolic route of L-rhamnose in the yeast Pichia stipitis. There are at least two distinctly different pathways for L-rhamnose catabolism. The one described in bacteria has phosphorylated intermediates and the enzymes and the genes of this route have been described. The pathway described in yeast does not have phosphorylated intermediates. The intermediates and the enzymes of this pathway are known but none of the genes have been identified. The work was started by purifying the L-rhamnose dehydrogenase, which oxidates L-rhamnose to rhamnonic acid-gamma-lactone. NAD is used as a cofactor in this reaction. A DEAE ion exchange column was used for purification. The active fraction was further purified using a non-denaturing PAGE and the active protein identified by zymogram staining. In the last step the protein was separated in a SDS-PAGE, the protein band trypsinated and analysed by MALDI-TOF MS. This resulted in the identification of the corresponding gene, RHA1, which was then, after a codon change, expressed in Saccharomyces cerevisiae. Also C- or N-terminal histidine tags were added but as the activity of the enzyme was lost or strongly reduced these were not used. The kinetic properties of the protein were analysed in the cell extract. Substrate specifity was tested with different sugars; L-rhamnose, L-lyxose and L-mannose were oxidated by the enzyme. Vmax values were 180 nkat/mg, 160 nkat/mg and 72 nkat/mg, respectively. The highest affinity was towards L-rhamnose, the Km value being 0.9 mM. Lower affinities were obtained with L-lyxose, Km 4.3 mM, and L-mannose Km 25 mM. Northern analysis was done to study the transcription of RHA1 with different carbon sources. Transcription was observed only on L-rhamnose suggesting that RHA1 expression is L-rhamnose induced. A RHA1 deletion cassette for P. stipitis was constructed but the cassette had integrated randomly and not targeted to delete the RHA1 gene. Enzyme assays for L-lactaldehyde dehydrogenase were done similarly to L-rhamnose dehydrogenase assays. NAD is used as a cofactor also in this reaction where L-lactaldehyde is oxidised to L-lactate. The observed enzyme activities were very low and the activity was lost during the purification procedures.Työn tarkoitus oli identifioida L-ramnoosin kataboliareitin geenejä Pichia stipitis hiivassa. Toistaiseksi on löydetty kaksi erilaista L-ramnoosin kataboliareittiä. Bakteereilla esiintyvässä reitissä on fosforyloidut välituotteet. Tämän reitin entsyymit ja niitä koodaavat geenit on kuvattu. Sienillä L-ramnoosin katabolireitin tuotteet ovat fosforyloimattomia. Reitin välituotteet ja entsyymit on kuvattu, mutta yhtään entsyymiä koodaavaa geeniä ei ole identifioitu. Työ aloitettiin puhdistamalla L-ramnoosidehydrogenaasi, joka katalysoi L-ramnoosin hapettumista ramnonihappo-gamma-laktoniksi. NAD toimii reaktiossa kofaktorina. DEAE-ioninvaihtopylvästä käytettiin entsyymin puhdistukseen. Aktiiviset osat ajettiin ei-denaturoivassa PAGE-geelissä ja zymogram-värjättiin. Proteiini ajettiin SDS-PAGE –geelissä ja trypsinoitiin. Aminohapposekvenssin analysointi tehtiin MALDI-TOF MS laitteella ja vastaava DNA-sekvenssi nimettiin RHA1-geeniksi. Kodoninvaihdon jälkeen RHA1 ekspressoitiin Saccharomyces cerevisiae –hiivassa. Proteiinin C- ja N-terminaalisiin päihin lisättiin histidiiniketjut, mutta seurauksena entsyymin aktiivisuus joko katosi tai väheni voimakkaasti. Proteiinin kineettiset ominaisuudet analysoitiin solu-uutteesta. Substraattispesifisyyttä testattiin eri sokereilla. L-Ramnoosin, L-lyksoosin ja L-mannoosin todettiin hapettuvan entsyymin vaikutuksesta. Vmax arvot olivat vastaavassa järjestyksessä 180 nkat/mg, 160 nkat/mg ja 72 nkat/mg. Suurin affiniteetti oli L-ramnoosilla, jonka Km arvo oli 0.9 mM. L-Lyksoosin Km arvo oli 4.3 mM ja L-mannoosin Km arvo oli 25 mM. Northernanalyysilla tutkittiin eri sokerien vaikutusta RHA1:n transkriptioon. Transkriptiota havaittiin vain L-ramnoosilla, joten RHA1:n ekspressio on L-ramnoosin indusoimaa. P. stipitis –hiivalle tehtiin RHA1-deleetiokasetti, mutta sen todettiin integroituneen sattumanvaraisesti eikä se kohdistunut oikein, joten RHA1-geenin deleetio epäonnistui. L-Laktaldehydidehydrogenaasin entsyymianalyysi tehtiin samoin kuin L-ramnoosidehydrogenaasin entsyymianalyysi. NAD toimii kofaktorina myös tässä reaktiossa, jossa L-laktaldehydi hapetetaan L-laktaatiksi. Havaitut entsyymiaktiivisuudet olivat kuitenkin hyvin alhaisia, ja entsyymi inaktivoitui puhdistusprosessissa

Euroopan rasismin ja suvaitsemattomuuden vastaisen komission suositusten noudattaminen Euroopan neuvoston jäsenvaltioissa

Maisterintutkielman tarkoituksena on selvittää, noudattavatko Euroopan neuvoston jäsenvaltiot Euroopan rasismin ja syrjinnän vastaisen komission (ECRI) niille antamia suosituksia. ECRI on Euroopan neuvoston alainen toimikunta, jonka päätavoitteena on valvoa, seuraavatko jäsenvaltiot Euroopan ihmisoikeussopimuksen sekä muiden valtioita sitovien ihmisoikeussopimusten rasismiin ja syrjintään liittyviä kohtia. Mikäli tarkasteltavien valtioiden toiminnassa havaitaan puutteita, antaa ECRI suosituksia ongelmien ratkaisemiseksi. Maisterintutkielman teoreettinen lähtökohta on noudattamisen teoriassa (compliance theory), joka voidaan jakaa valtioiden haluun ja kykyyn noudattaa ihmisoikeuksia. Haluun vaikuttavia tekijöitä ovat esimerkiksi noudattamisen helppous sekä valtion yleinen ilmapiiri ihmisoikeuksien saralla. Valtioiden kykyyn vaikuttavia tekijöitä ovat puolestaan rakenteelliset seikat, kuten hallinnon tehokkuus, demokratian taso sekä valtion taloudellinen tilanne. Tutkielmassa eritellään ECRI:n valtiokohtaisista valvontaraporteista 1889 suositusta, jotka kategorisoidaan ECRI:n seuraavan valvontakierroksen raporttien perusteella noudatetuiksi, osittain noudatetuiksi tai ei lainkaan noudatetuiksi sisällönanalyysissa käytetyin menetelmin. Tämän jälkeen suositusten noudattamista ja siihen vaikuttavia tekijöitä analysoidaan tilastollisesti. Tuloksista selviää, että ECRI:n antamista suosituksista on noudatettu kokonaan 15,7 %, osittain 41,7 % ja ei lainkaan 42,7 %. Kokonaan ja osittain noudatettujen suositusten osuus on siis yhteensä 57,4 %. Suosituksen tasolla on merkitystä siihen, noudatetaanko sitä vai ei. Sellaiset suositukset, joissa neuvotaan yleisiin toimenpiteisiin, tulevat varmemmin noudatetuiksi kuin spesifit toimintakehotukset. Muutoin teoreettisesta viitekehyksestä ammennetut tekijät, demokratian ja ihmisoikeuksien taso, hallinnon tehokkuus sekä valtion taloudellinen tilanne, eivät ole tilastollisesti merkittäviä tässä tutkielmassa. Kontrolloivista muuttujista aika on tilastollisesti merkittävä, mikä tarkoittaa sitä, että mitä pidempi aika valtioilla on suositusten noudattamiseen, sitä varmemmin ne niitä noudattavat