Molecular components of PAMP-triggered oxidative burst in plant immunity

Reactive oxygen species (ROS) are important molecules that are rapidly generated in response to abiotic and biotic stimuli and which regulate diverse physiological processes such as stomatal aperture and cell death. Plant immunity involves the detection of pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) through cognate pattern recognition receptors (PRRs). Perception of PAMPs induces an extracellular oxidative burst, which requires the function of the NADPH oxidase AtRbohD. However, little is known about the regulation of PAMP-elicited ROS and its role in plant PAMP-triggered immunity. We investigated ROS production mediated by the FLS2 receptor kinase responsible for the detection of bacterial flagellin (flg22) in Arabidopsis to elucidate components of early flg22 signaling. Rboh proteins are assumed to predominantly mediate extracellular ROS production in plants. We observed AtRbohD to be rate limiting for flg22-elicited ROS production. Moreover, bacterial multiplication monitored at early stages of infection with a disarmed but pathogenic Pseudomonas syringae strain indicated ROS accumulation important for plant immunity. A forward genetic screen led to the isolation of rio1 to rio5 mutants, all of which were severely reduced in flg22-induced ROS production. Rio1, rio2 and rio3 carry mutations in FLS2 and its co-receptor BAK1, respectively. The responsible gene mutations of rio4 and rio5 remain to be identified in a subsequent mapping approach. A candidate gene approach revealed that flg22-stimulated oxidative burst was specifically inhibited in ethylene signaling mutants. Impaired ROS production in etr1 and ein2 mutants could be partially rescued by chemical interference with ethylene accumulation. Notably, wounding partially complemented the ROS reduced phenotype. Furthermore, accumulation of FLS2 but not BAK1 was in part dependent on ethylene signaling. Bacterial multiplication at early time points was significantly enhanced in ethylene signaling mutants indicating the importance of PAMP-triggered ROS production in plant defence responses

Optimal designs for an interference model

Kunert and Martin (2000) determined optimal and efficient block designs in a model for field trials with interference effects, for block sizes up to 4. In this paper we use Kushner's method (Kushner, 1997) of finding optimal approximate designs to extend the work of Kunert and Martin (2000) to optimal designs with five or more plots per block. We give an overall upper bound a*t,b,k for the trace of the information matrix of any design and show that an universally optimal approximate design will have all its sequences from merely four different equivalence classes. We further determine the efficiency of a binary type I orthogonal array under the general p-criterion. We find that these designs achieve high efficiencies of more than 0:94. --

Gene therapy for a novel mouse model of Canavan disease

Canavan disease (CD) is a rare leukodystrophy caused by loss-of-function mutations in the gene encoding aspartoacylase (ASPA), an oligodendrocyte-enriched enzyme. It is characterised by the accumulation of the ASPA substrate N-acetylaspartate (NAA) in brain, blood and urine, leading to a spongiform vacuolisation of the brain, severe motoric and cognitive impairments and premature death. To date, no therapy is available due to the lack of a gene-transfer system allowing transgene expression in oligodendrocytes (OLs) and the restoration of the missing enzyme. Hence, the aim of this study was to establish a novel gene-transfer system and its preclinical evaluation in a CD animal model.rnIn the first part of this thesis, a novel ASPA mouse mutant was generated. A βgeo cassette (including the genes encoding β-galactosidase and neomycin) flanked by frt sites was inserted into intron 1 of the intact aspa gene. Additionally, exon 2 was flanked by loxP sites for optional conditional deletion of the targeted locus. The resulting ASPA-deficient aspalacZ/lacZ-mouse was found to be an accurate model of CD and an important tool to identify novel aspects of its complex pathology. Homozygous mutants showed a CD-like histopathology, neurological impairment, behavioural deficits as well as a reduced body weight. Additionally, MRI data revealed changes in brain metabolite composition. rnRecombinant adeno-associated viral (rAAV) vectors have become a versatile tool for gene transfer to the central nervous system because they are efficient, non-toxic and replication-deficient. Based on the natural neurotropism of AAV vectors, AAV-based gene delivery has entered the clinics for the treatment of neurodegenerative diseases. However, the lack of AAV vectors with oligodendroglial tropism has precluded gene therapy for leukodystrophies. In the second part of this work, it was shown that the transduction profile of established AAV serotypes can be targeted towards OLs in a transcriptional approach, using the oligodendrocyte-specific myelin basic protein (MBP) promoter to drive transgene expression in OLs.rnIn the last part of this work, the therapeutic efficacy of AAV-mediated aspa gene transfer to OLs of juvenile aspalacZ/lacZ mice was evaluated. AAV-aspa injections into multiple sites of the brain parenchyma resulted in transduction of OLs in the grey and white matter throughout the brain. Histological abnormalities in the brain of ASPA-deficient mice were ameliorated and accompanied by a reduction of NAA levels. Furthermore, the treatment resulted in normalisation of body weight, motor function and nest-building behaviour. These data provide a proof-of-concept for a successful gene therapy of Canavan disease. This might pave the way towards translation into clinical application and serve as the basis for the genetic treatment of other leukodystrophies.Morbus Canavan (CD) ist eine seltene Leukodystrophie, die durch eine „loss-of-function“-Mutation im aspa-Gen entsteht. Dieses Gen kodiert für das ASPA-Protein, das in Oligodendrozyten angereichert ist. Kennzeichnend für CD ist die Akkumulation des ASPA-Substrats N-Acetylaspartat (NAA) im Gehirn, Blut und Urin. Dies führt bei CD-Patienten zu einer spongiformen Vakuolisierung des Gehirns, zu schweren motorischen und kognitiven Defiziten sowie zum Tode vor Erreichen des Erwachsenenalters. Bisher gibt es keine kurative Therapiemöglichkeit, da ein virales Gentransfersystems fehlt, welches es ermöglicht, Transgene in Oligodendrozyten zu exprimieren und dadurch das fehlende Enzym zu ersetzen. Das Ziel dieser Arbeit war die Etablierung eines solchen Gentransfersystems und dessen präklinische Evaluierung in einem CD-Mausmodell. rnIm ersten Teil dieser Arbeit wurde zunächst ein neues ASPA-defizientes Mausmodell hergestellt. Dazu wurde eine von frt-Sequenzen flankierte βgeo-Kassette, die für β-Galaktosidase und Neomycin kodiert, in das Intron 1 des aspa-Gens eingefügt. Außerdem wurde zur optionalen konditionalen Deletion das Exon 2 des aspa-Gens mit loxP-Stellen flankiert. Es konnte gezeigt werden, dass dieses Mausmodell das klinische Bild der Krankheit widerspiegelt und als wichtiges Instrument zur Aufklärung der komplexen Pathologie dienen kann. Homozygote aspalacZ/lacZ-Mäuse zeigen eine CD-typische Histopathologie, neurologische Störungen, motorische Defizite sowie ein verringertes Körpergewicht. Außerdem zeigen MRT-Daten Veränderungen in der Metabolitzusammensetzung des Gehirns.rnRekombinante adeno-assoziierte virale (rAAV)-Vektoren haben sich zu einem vielseitigen Werkzeug für den Gentransfer in das zentrale Nervensystem entwickelt, da sie effizient, nicht-toxisch und replikationsdefizient sind. Aufgrund ihres inherenten Neurotropismus werden sie bereits klinisch in der Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen eingesetzt. Allerdings ist die Verwendung der Vektoren zur Therapie von Leukodystrophien bisher nicht möglich, da Vektoren mit oligodendroglialem Tropismus fehlen. Im zweiten Teil dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass das Transduktionsprofil schon etablierter AAV-Vektoren zugunsten von Oligodendrozyten verschoben werden kann. Dies wurde durch die Verwendung des Myelin-basisches-Protein-Promotors (MBP-Promotors) erreicht, der auf transkriptioneller Ebene die Expression von Transgenen in Oligodendrozyten ermöglicht.rnIm letzten Teil der Arbeit wurde die therapeutische Effizienz des AAV-vermittelten aspa-Gentransfers in Oligodendrozyten junger, ASPA-defizienter Mäuse untersucht. Multiple, parenchymale AAV-aspa Injektionen resultierten in einer Transduktion von Oligodendrozyten, sowohl in der weißen, als auch in der grauen Substanz im gesamten Gehirn. Dies führte zu einer Verringerung der NAA-Konzentration im Gehirn der behandelten Tiere und zu einer deutlichen Abnahme der histologischen Schäden des Gehirns. Außerdem führte die Behandlung zur Normalisierung des Köpergewichts und zur Verbesserung motorischer Fähigkeiten. rnDiese Arbeit stellt damit eine „proof-of-concept“-Studie für die erfolgreiche gentherapeutische Behandlung von Morbus Canavan dar. Außerdem können diese Ergebnisse den Weg in die klinische Anwendung ebnen und als Ausgangspunkt für die Entwicklung neuer Therapiestrategien für weitere Leukodystrophien dienen.146 S

Stability of change point detection methods

Change point detection is a common technique to analyse time-indexed data and today's literature offers a wide variety of methods for change point detection. Assessing the performance of a change point detection method usually involves evaluating a method's ability to detect the true change point locations (if known). Additional potentially interesting properties, well-studied for other predictive algorithms, are left unstudied. Beyond conventional performance measures, we explore the consistency of estimated change point locations when a method is challenged with slightly perturbed input signals, a concept known as algorithmic stability in the machine learning literature. In particular, we conceptualise and formalise ideas relating to stability for change point detection, and present a simulation study that compares stabilities of popular change point detection methods including Binary Segmentation, Wild Binary Segmentation, and PELT (Pruned Exact Linear Time). We verify prior beliefs that Binary Segmentation's greedy search procedure is vulnerable to data perturbations, and introduce an extension to Binary Segmentation that stabilises its search procedure to some extent. We also find that PELT, as an exact method, is often more stable than non-optimal competitors, given the optimal parameter setting is known. Finally, we explore the potential for using stability as a means for setting control parameters in the absence of ground truth.Open Acces

Case Studies of Global Transference. Language, Media and Culture Translation in Xu Bing’s Writing-Art

En la era del arte contemporáneo global, la traducibilidad cultural, lingüística y mediática de las obras de arte es esencial para llegar a públicos, instituciones artísticas y mercados artísticos transnacionalmente diversificados. La práctica de la escritura-arte del artista contemporáneo chino Xu Bing, emigrante a los Estados Unidos y remigrante a China, ofrece amplios casos de estudio para discutir la importancia de la traducción como metáfora, práctica y herramienta técnica en las producciones artísticas globales. A partir del análisis de los happenings e instalaciones, entre ellos A Case Study of Transference(1994), Your Surname, Please(1998) y Book from the Ground(2014), este artículo investiga los intentos artísticos de Bing de reemplazar la traducción lingüística con la transcodificación de iconos con el objetivo de adaptarse a la “era pictográfica” digital de la comunicación visual global. La creación de un sistema de iconos translingüísticos y transculturales en Book from the Groundse interpreta por tanto como un nuevo proyecto artístico de Babel, que proporciona una herramienta de traducción visual universal en tiempos de transformación digital. In the era of global contemporary art, the cultural, linguistic and media translatability of artworks is essential for reaching out to transnationally diversified publics, art institutions and art markets. The writing-art of the Chinese contemporary artist Xu Bing – an emigrant to the United States and remigrant to China – provides ample case studies for discussing the significance of translation as a metaphor, practice and technical tool for global artistic performances. Based on the analysis of happenings and installations, among them A Case Study of Transference (1994), Your Surname, Please(1998) and Book from the Ground (2014), the paper investigates Bing’s artistic attempts to replace linguistic translation by icon transcoding in order to adapt to the digital “pictographic age” of global visual communication. The creation of a translinguistic and transcultural icon design system in Book from the Ground  is interpreted as a new artistic Babel project, providing a universal visual translation tool in times of digital transformation.   

Domestic emission trading systems in Non-Annex I countries : state of play and future prospects

Since the adoption of the Kyoto Protocol in 1997, the establishment of a harmonised international carbon market has been seen as one of the main strategies in international climate policy. So far, however, the market is far from being globally harmonised or systematically linked. Instead, a mosaic of national and sub-national markets has been under development, differing in timing, location, relationship to the Protocol and their levels of legal commitment. Nevertheless, creating a global carbon market is a key goal of EU climate policy. As plans for the establishment of emissions trading systems (ETS) emerge in various non-Annex I countries, prospects for linking them to existing systems seem to finally get in reach. We have analysed the prospects of emission trading in non-Annex I countries in a recent paper on behalf of the German environment ministry. In the following we first give a theoretical overview of what design factors need to be taken into account when establishing national emission trading systems. The following elaborates on the status of emissions trading discussion in various non-Annex I countries

Optimal designs for an interference model

Kunert and Martin (2000) determined optimal and efficient block designs in a model for fi eld trials with interference effects, for block sizes up to 4. In this paper we use Kushner's method (Kushner, 1997) of fi nding optimal approximate designs to extend the work of Kunert and Martin (2000) to optimal designs with five or more plots per block. We give an overall upper bound a_(t,b,k) for the trace of the information matrix of any design and show that an universally optimal approximate design will have all its sequences from merely four di fferent equivalence classes. We further determine the efficiency of a binary type I orthogonal array under the general phi_p-criterion. We find that these designs achieve high efficiencies of more than 0.94

Financing additional emission reductions : what can be learned from the CDM

Many have hoped that the CDM's Additionality, if applied to the wider climate finance domain, can contribute to standardizing the funding criteria. This JIKO Policy Brief therefore explore options of applying the CDM's to do just that. The authors highlight issues of environmental system integrity and efficient allocation of funding, and discuss potential limits of the CDM's Additionality concept in its current form, if applied to climate finance. The prospects are limited, because a clear attribution of emission reductions is almost impossible in a system that does not have as well-defined borders as the zero-sum-game of tradable emission reductions under a capped environment.The authors propose some inroutes to adapting the current approach to Additionality in this context, and pose a number of questions that can help to further discuss and refine the CDM's Additionality concept to make it better applicable for a future, globally inclusive climate regime

A-Optimalität für den Vergleich mit einer Kontrolle bei Crossover-Designs

Die konkrete und detaillierte Planung von Experimenten zur effizienten Datengewinnung nimmt eine zentrale Rolle innerhalb der modernen Statistik ein. Durch die Verwendung effizienter Versuchspläne lassen sich Kosten- und Zeitaufwand eines Experiments bei gleichzeitiger Steigerung der Datenqualität verringern. Leider stellt sich die Konstruktion effizienter Designs für komplexe Blockmodelle als schwierige Aufgabe dar. Da kleine Änderungen am Design zu nicht-stetigen Änderungen im Wert der standardmäßig verwendeten Optimalitätskriterien führen, ist aus mathematischer Sicht hier die Lösung eines diskreten Optimierungsproblems notwendig. Eine erstmals von Kushner (1997) vorgestellte Methode überträgt dieses diskrete Optimierungsproblem in ein stetiges, konvexes Minimerungsproblem und leitet daraus eine potentiell scharfe Schranke für das zugrundeliegende Optimalitätskriterium ab. In der vorliegenden Dissertation überprüfen wir die Übertragbarkeit des Kushner-Ansatzes auf komplexe Modelle am Beispiel eines Crossover-Modells mit Carryover-Effekten für den Vergleich mit einer Kontrolle, sowie einer zirkulären Version dieses Modells. Bei Verwendung dieser Modelle sind die aus dem Kushner-Ansatz resultierenden Funktionen jedoch nicht länger konvex. Dies führt zu Problemen bei der analytischen Lösung des nun nicht mehr konvexen Minimierungsproblems. Für das nicht-zirkuläre Modell gelingt uns daher lediglich für Designs mit p = 3 Perioden und t >= 3 Testbehandlungen die analytische Bestimmung dieses globalen Minimums. Die resultierende Schranke l* ist potentiell scharf und für alle t besser als der Wert einer bereits bekannten, naïven Schranke aus dem einfachen Blockmodell. Für p >= 4 Perioden scheitert die Bestimmung des globalen Minimums an der komplexen Gestalt der zu untersuchenden Funktionen. Hier ist uns nur die Bestimmung eines Punktes auf der Maximumsfunktion für beliebige p >= 4 und t >= p-1 möglich. Dieser Wert liefert jedoch in jedem Fall eine Schranke l* für den A_tc-Wert, die noch immer eine deutliche Verbesserung gegenüber der naïven Schranke aus dem einfachen Blockmodell darstellt. Mit Hilfe der ermittelten Schranken können wir nun beispielsweise die hohe Effizienz der von Hedayat und Yang (2005) vorgestellten Designs nachweisen. Im Falle zirkulärer Modelle stellt sich die Situation sehr ähnlich dar. Für viele Kombinationen von t und p können wir scharfe Schranken für das Atc-Kriterium bestimmen, bei einigen anderen ist dies aufgrund der komplexen Gestalt der zu untersuchenden Funktionen nicht möglich. Gegenüber dem nicht-zirkulären Modell können wir allerdings für einige wenige Kombinationen von p und t sogar Konstruktionsvorschläge für optimale Designs auf Basis der durch die Kushner-Methode gewonnenen Erkenntnisse liefern. 1. Kushner, H. B. (1997). Optimal repreated measurements designs: The linear optimality equations. Annals of Statistics, 25(6):2328-2344. 2. Hedayat, A. S. und M. Yang (2005). Optimal and efficient crossover designs for comparing test treatments with a control. Annals of Statistics, 33(2):915-943