Comprehensive characterization of microbiota in the gastrointestinal tract of quails and two high yielding laying hen breeds

The microbiomes composition in the gastrointestinal tract (GIT) is subject to several changes and influences. In addition to breed, sex, or diet, age affects the GIT microbiome dynamics of laying hens and quails. From the first day, the microbiome develops and increases its bacterial load to thousands of species. Then, depending on the diet fed, the animals microbiome and associated active bacteria vary and directly influence the animals nutrient uptake and efficiency. Omics technologies give insights into changes in microbes in the GIT (crop, gizzard, duodenum, ileum, caeca). In addition, they can reveal how feed supplements such as calcium (Ca) or phosphorus (P) can affect host health and performance through alterations in the microbiome. The Japanese quail has been an established animal model for nutritional and biological studies in poultry for the last 60 years. In particular, its short development time makes it a convenient model for microbiome research. However, compared to broiler microbiome research, the quail microbiome is still poorly understood. Animals of the breed Coturnix japonica were housed under the same conditions, fed a diet with P below recommendation, and the ileum microbiota characterized. Microbiota relations with gender and higher or lower predisposition of the birds for PU, CaU, FI, BWG, and FC were described (Chapter II). In addition, these performance parameters influenced the relative average abundance of bacteria like Candidatus Arthromitus, Bacillus, and Leuconostoc. Gender affects specific bacterial groups of the GIT, such as Lactobacillus, Streptococcus, Escherichia, and Clostridium, which differ in average abundance between male and female quails. Despite the comprehensive microbiota analysis, the interplay between animal genetics, diet, sex, and microbiome functionality is not yet understood. The laying hen breeds Lohmann LSL-Classic and Lohmann Brown-Classic are used worldwide. Little is known about the interaction with microbiome composition, performance, dietary effects, and changes during the productive life that might help develop feeding strategies and microbiome responses on a large scale. Because of the importance of P and Ca in poultry diet, the research in Chapter III was conducted to challenge laying hens with reduced dietary P and Ca and describe the effect on GIT active microbiota. The breed was the primary driver of microbial differences. A core microbiome of active bacteria, present along the complete GIT, was revealed for the first time and consisted of five bacteria detected in 97% of all samples, including digesta and mucosa samples (uncl. Lactobacillus, Megamonas funiformis, Ligilactobacillus salivarius, Lactobacillus helveticus, uncl. Fuscatenibacter). Furthermore, significant microbial differences between the GIT sections and between the breeds were described. Minor dietary effects of the P and Ca reduction on the microbiota showed that a further decrease in Ca and P supplementation might be possible without affecting the gut microbial composition and bird performance. Furthermore, the microbiome of laying hens was characterized at five productive stages (weeks 10, 16, 24, 30, and 60) to analyze the age effect on the GIT microbiome (Chapter IV). Although the two breeds of laying hens were offered the same diet and housed under similar conditions, the active microbiota composition changed between the analyzed productive stages, the breed and the GIT sections. The major shift occurred between weeks 16 and 24 and supported the hypothesis of bacterial fluctuations due to the onset of the laying period. Those changes occurred mainly in the abundance of the genera Lactobacillus and Ligilactobacillus. However, it remains unclear whether the dietary changes, due to the development of the birds, influenced the microbiota shifts or if the anatomical and physiological modifications influenced the GIT microbiota. Furthermore, the shotgun metagenomic analysis revealed differences in regulatory functions and pathways between breeds, sections, and the two production stages. Different relative abundance levels of the microbial composition were observed between the RNA-based targeted sequencing and the DNA-based shotgun metagenomics. In conclusion, the comprehensive characterization of the microbiota in the GIT of quails and two high-yielding breeds of laying hens contributes to a broader knowledge of the microbiome dynamics within the fowl GIT. Age and breed play a more important role than diet in influencing the dynamics of microbial composition in laying hens, and individual performance and sex in quails. Research characterizing the microbiome in poultry and its effect on diet and host genetics will help improve feeding and breeding strategies in the future and reduce excretion of nutrients into the environment while ensuring overall animal health.Die Zusammensetzung des Mikrobioms im Gastrointestinaltrakt (GIT) unterliegt verschiedenen Veränderungen und Einflüssen. Neben Rasse, Linie, Geschlecht oder Ernährung wirkt sich auch das Alter auf die Dynamik des GIT-Mikrobioms von Legehennen und Wachteln aus. Vom ersten Tag an entwickelt sich das Mikrobiom und erhöht seine bakterielle Besiedelung auf Tausende von Arten. Desweiteren variiert das Mikrobiom des Tieres und die damit verbundenen aktiven Bakterien je nach der gefütterten Nahrung und beeinflussen direkt die Nährstoffaufnahme und Effizienz des Tieres. Omics-Technologien geben Aufschluss über Veränderungen der Mikroben im GIT. Darüber hinaus können sie aufzeigen, wie sich Futterzusätze wie Kalzium (Ca) oder Phosphor (P) durch Veränderungen im Mikrobiom auf die Gesundheit und Leistung des Wirts auswirken können. Die japanische Wachtel ist seit 60 Jahren ein etabliertes Modelltier für ernährungswissenschaftliche und biologische Studien an Geflügel. Im Vergleich zur Mikrobiomforschung bei Masthähnchen ist das Mikrobiom der Wachtel jedoch wenig erforscht. Daher wurde die Microbiota des Ileums von Tieren der Rasse Coturnix japonica, welche unter identischen Bedingungen gehalten wurden, charakterisiert, wobei der Phosphorgehalt unter der allgemeinen Empfehlung lag. Es wurden Beziehungen zwischen der GIT Mikrobiota und dem Geschlecht sowie einer höheren oder niedrigeren Prädisposition der Tiere für P -verwertung, Ca -verwertung, Futteraufnahme, Körpergewichtszunahme und Futterverwertung beschrieben. Darüber hinaus beeinflussten diese Leistungsparameter die relative durchschnittliche Abundanz von Bakterien wie Candidatus Arthromitus, Bacillus und Leuconostoc. Das Geschlecht wirkt sich auf Bakterien des GIT aus, wie z. B. Lactobacillus, Streptococcus, Escherichia und Clostridium, die sich in ihrer durchschnittlichen Abundanz zwischen männlichen und weiblichen Wachteln unterscheiden. Trotz der umfassenden Mikrobiota-Analyse ist das Zusammenspiel zwischen Tiergenetik, Ernährung, Geschlecht und Mikrobiom-Funktionalität noch nicht verstanden. Die Legehennenlinien Lohmann LSL-Classic und Lohmann Brown-Classic werden weltweit eingesetzt. Über die Wechselwirkung zwischen der Zusammensetzung des Mikrobioms, der Leistung, den Auswirkungen der Ernährung und den Veränderungen während der produktiven Lebensabschnitte, die zur Entwicklung von Fütterungsstrategien und Reaktionen des Mikrobioms in großem Maßstab beitragen könnten, ist wenig bekannt. Aufgrund der Bedeutung von P und Ca in der Geflügelernährung wurden Untersuchungen durchgeführt, um Legehennen mit reduziertem P und Ca zu füttern und die Auswirkungen auf die aktive Mikrobiota im GIT zu beschreiben. Die Linie war der Hauptfaktor für die mikrobiellen Unterschiede. Ein Kernmikrobiom aktiver Bakterien, das entlang des gesamten GIT vorhanden ist, wurde zum ersten Mal aufgedeckt und bestand aus 5 Bakterien, die in 97% aller Proben, nachgewiesen wurden (uncl. Lactobacillus, Megamonas funiformis, Ligilactobacillus salivarius, Lactobacillus helveticus, uncl. Fuscatenibacter). Außerdem wurden signifikante mikrobielle Unterschiede zwischen den GIT-Abschnitten und zwischen den Linien beschrieben. Geringfügige diätetische Auswirkungen der P- und Ca-Reduzierung auf die Mikrobiota zeigten, dass eine weitere Verringerung der Ca- und P-Supplementierung möglich sein könnte. Darüber hinaus wurde das Mikrobiom von Legehennen in fünf Produktivitätsstadien (10, 16, 24, 30 und 60 Wochen) charakterisiert, um den Alterseffekt auf das GIT-Mikrobiom zu analysieren. Obwohl die beiden Legehennenlinien das gleiche Futter erhielten und unter ähnlichen Bedingungen gehalten wurden, änderte sich die Zusammensetzung der aktiven Mikrobiota zwischen den untersuchten Produktionsstadien, der Linen und den GIT-Abschnitten. Die größte Verschiebung fand zwischen der 16. und 24. Woche statt und unterstützte die Hypothese der bakteriellen Fluktuationen aufgrund des Beginns der Legeperiode. Diese Veränderungen betrafen vor allem die Häufigkeit der Gattungen Lactobacillus und Ligilactobacillus. Es bleibt jedoch unklar, ob die Veränderungen in der Ernährung aufgrund der Entwicklung der Vögel die Verschiebungen in der Mikrobiota beeinflusst haben oder ob die anatomischen und physiologischen Veränderungen die GIT-Mikrobiota beeinflusst haben. Darüber hinaus ergab die Shotgun-Metagenomanalyse hierbei Unterschiede in den Regulationsfunktionen und -Metabolismuswegen wie auch unterschiedliche relative Häufigkeiten der mikrobiellen Zusammensetzung zwischen RNA und DNA Extraktion. Die umfassende Charakterisierung der Mikrobiota im GIT von Wachteln und zwei Hochleistungslinien von Legehennen trägt zu einem breiteren Wissen über die Dynamik des Mikrobioms im GIT von Geflügel bei. Alter und Linie spielen eine wichtigere Rolle als die Ernährung, wenn es darum geht, die Dynamik der mikrobiellen Zusammensetzung bei Legehennen und die individuelle Leistung und das Geschlecht bei Wachteln zu beeinflussen

Understanding the root causes of natural disasters

Every year disasters take lives, cause significant damage, inhibit development and contribute to conflict and forced migration. Unfortunately, the trend is an upward one. In May 2017, policy-makers and disaster management experts from over 180 countries gathered in Cancun, Mexico, to discuss ways to counter this trend. In the middle of the Cancun summit, news arrived that large parts of Sri Lanka were devastated by floods and landslides, killing at least 150 and displacing almost half a million people. Email Twitter68 Facebook52 LinkedIn21 Print Every year disasters take lives, cause significant damage, inhibit development and contribute to conflict and forced migration. Unfortunately, the trend is an upward one. In May 2017, policy-makers and disaster management experts from over 180 countries gathered in Cancun, Mexico, to discuss ways to counter this trend. In the middle of the Cancun summit, news arrived that large parts of Sri Lanka were devastated by floods and landslides, killing at least 150 and displacing almost half a million people. It was a stark reminder of the summit participants\u27 challenging task of paving the way towards reducing disaster losses significantly by the year 2030 based on the Sendai Framework for Disaster Risk Reduction (DRR). Adopted in 2015, the Sendai Framework outlines seven targets and four priorities for action to prevent new, and reduce existing, disaster risks to economic, physical, social, cultural, health or environmental assets and lives of persons, businesses, communities and countries. Since then, in China, a village in the Sichuan province has been devastated by a landslide and rescuers are still looking for missing people

Organische Feld-Effekt-Transistoren mit Hoch-k-Dielektrikum

This work deals with the use of dielectrics with high permeability, so-called high-k dielectrics in organic thin-film field-effect transistors (FETs). The central part was the preparation of the high-k dielectric and its implementation in transistors, in which organic semiconductors were used as active layer. A field-effect transistor can be used to measure the charge carrier mobility. Employing high-k dielectrics the carrier concentration in the active layer can be greatly increased. In this way, high charge carrier concentrations in organic layers can be achieved without chemical doping. As high-k dielectric strontium titanate (STO) was selected. It is also available as a niobium-doped and therefore conducting substrate material. Thus, one has an ideal substrate for the growth of the dielectric layer in conjunction with a substrate which acts as gate electrode. As the organic semiconductor the small molecules pentacene and copper phthalocyanine (CuPc) were sublimated, as electrical contacts gold was used. As a key part of this work an ultra high vacuum chamber system was constructed for in situ preparation of field effect transistors. For the deposition of the organic thin films a molecular beam deposition chamber was built, including a manipulator and effusion cells as evaporation sources. For the preparation of the dielectric a sputtering chamber was set-up. Another chamber was used in conjunction with an effusion cell for the deposition of the gold contacts. For the structured deposition of the different layers in the devices a shadow mask system was implemented. Movable masks could be positioned by means of a wobble stick onto the sample carriers. The system thus allowed for the use of masks in all chambers. The different thin films required in the transistor structure were first individually prepared and characterized. For the characterization primarily X-ray diffraction and optical microscopy were used. The growth of pentacene was analyzed on aplha-AlO substrates. With X-ray diffraction the (00l) reflections of the thin film phase were observed. In growth studies of CuPc aplha-AlO and STO substrates were used. With X-ray diffraction the aplha-phase was detected. With increasing substrate temperature an increase in crystallinity, but also an increase in surface roughness was observed. The sputtering of STO as a high-k dielectric was studied and optimized. Simultaneously, a high deposition rate, a smooth film surface and good crystallinity of the layer were required. As the most important parameters the substrate temperature, pressure and sputtering power were identified. Argon and oxygen were employed as sputtering gases, as substrate MgO was used. The films showed in comparison to crystalline STO a distortion to larger lattice constants. The degree of distortion decreased with increasing chamber pressure, on the other hand, deposition rate decreased with increasing chamber pressure as well. By combining the individual deposition processes FETs in bottom-gate geometry were prepared. The first step was always sputtering of the STO dielectric on niobium-doped STO substrates. Subsequently, the electrodes and the organic layer were deposited. For comparison transistors on silicon substrates with silicon dioxide (SiO2) as the dielectric were prepared. To study the transistor properties a measurement setup was build. A dielectric constant of about 190 for the STO in the transistors was achieved. The transistors with CuPc as active layer showed p-type conduction behavior. The transistors with STO as dielectric had a much stronger response than those with SiO2. They reached mobilities of 2E-4 cm2/Vs at very low applied voltages of 3V. It could thus be demonstrated that STO is suitable as a dielectric for organic FETs, and that through the use of high-k dielectrics high charge carrier densities can be achieved.Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Einsatz von Dielektrika mit hoher Permeabilität, sogenannten high-k Dielektrika, in organischen Dünnschichtfeldeffekttransistoren. Zentraler Bestandteil war die Präparation des high-k-Dielektrikums und die Implementierung in Transistoren, in denen organische Halbleiter als aktive Schicht zum Einsatz kamen. Der Feldeffekttransistor eignet sich zur Messung von Ladungsträgerbeweglichkeiten, dabei ermöglichen high-k-Dielektrika eine starke Erhöhung der Ladungsträgerkonzentration in der aktiven Schicht. Auf diese Weise können hohe Ladungsträgerkonzentrationen in organischen Schichten ohne chemische Dotierung erreicht werden. Als high-k-Dielektrikum wurde Strontiumtitanat (STO) ausgewählt. Es ist ebenfalls als Nb-dotiertes und somit leitfähiges Substratmaterial erhältlich. Somit verfügt man über ein ideales Wachstumstemplate bei dem das Substrat als Gate-Elektrode fungiert. Als organische Halbleiter wurden die kleinen, sublimierbaren Moleküle Pentacen und Kupferphthalocyanin (CuPc) verwendet, als elektrische Kontakte kam Gold zum Einsatz. Als ein Hauptteil dieser Arbeit wurde ein Ultrahochvakuumkammersystem zur in-situ Präparation von Feldeffekttransistoren aufgebaut. Eine Molekularstrahlepitaxiekammer zur Deposition der organischen Dünnschichten wurde inklusive eines Manipulators und Effusionszellen als Verdampferquellen konstruiert. Zur Präparation des Dielektrikums wurde eine Sputterkammer verwendet. Eine weitere Kammer diente in Verbindung mit einer Effusionszelle zur Deposition von Goldkontakten. Um die unterschiedlichen Schichten in-situ in den benötigten Strukturen zu deponieren wurde ein Schattenmaskensystem realisiert. Bewegliche Masken konnten mittels eines Greifers auf den Probenträgern positioniert werden. Das System erlaubte auf diese Weise den Gebrauch der Masken in allen Kammern. Die benötigten Dünnschichten zur Herstellung der Transistorstrukturen wurden zunächst einzeln präpariert und charakterisiert. Dazu wurden in erster Linie Röntgenbeugung und optische Mikroskopie eingesetzt. Das Wachstum von Pentacen wurde auf alpha-AlO Substraten untersucht. Mit Röntgenbeugung konnten die (00l)-Reflexe der Dünnschichtphase nachgewiesen werden. Bei den Wachstumsstudien an Kupferphthalocyanin wurden sowohl alpha-AlO- als auch STO-Substrate verwendet. Mit Röntgenbeugung wurde ausschließlich die alpha-Phase beobachtet. Mit zunehmender Substrattemperatur zeigte sich eine Erhöhung der Kristallinität aber auch eine Zunahme der Rauigkeit. Das Sputtern von Strontiumtitanat als high-k-Dielektrikum wurde untersucht und optimiert. Dazu mussten gleichzeitig eine hohe Depositionsrate, eine glatte Filmoberfläche und eine gute Kristallinität der Schicht erzielt werden. Als wichtigste Parameter wurden dabei Substrattemperatur, Druck und Sputterleistung identifiziert. Als Sputtergase wurden Argon und Sauerstoff eingesetzt, als Substrat diente MgO. Die Filme wiesen im Vergleich zu kristallinem STO eine Verzerrung zu größeren Gitterkonstanten auf. Der Grad der Verzerrung nahm mit zunehmendem Kammerdruck ab, andererseits nahm Depositionsrate mit zunehmendem Kammerdruck ebenfalls ab. Durch die Kombination der einzelnen Depositionsprozesse wurden Feleffekttransistoren in Bottom-Gate-Geometrie präpariert. Dabei wurde immer im ersten Schritt STO auf Niob-dotierte STO-Substrate gesputtert. Anschließend wurden die Elektroden und die organische Schicht deponiert. Zum Vergleich wurden auch Transistoren auf Siliziumsubstraten mit Siliziumdioxid (SiO2) als Dielektrikum präpariert. Zur Untersuchung der Transistoren wurde ein Messaufbau erstellt. Es wurden Dielktrizitätskonstanten von etwa 190 für die high-k-Transistoren ermittelt. Die Transistoren mit CuPc als aktiver Schicht zeigten Löcherleitung. Dabei wiesen die Transistoren mit STO als Dielektrikum ein wesentlich stärkeres Ansprechverhalten als diejenigen mit SiO2 als Dielektrikum auf. Sie erreichten Beweglichkeiten von 2E-4 cm2/Vs bei sehr kleinen angelegten Spannungen von 3V. Es konnte somit nachgewiesen werden, dass STO sich als Dielektrikum für organische Feldeffekttransistoren eignet und sich durch die Verwendung von high-k-Dielektrika hohe Ladungsträgerdichten erzielen lassen

Die Helden der Wettspiele und ihre Charakterzeichnungen in der Thebais des Statius

Die Thebais des Statius ist eines der wenigen komplett ausgearbeiteten lateinischen Epen der Antike, für die der Autor aus dem vollen Repertoire der Gattung schöpfen kann. Er greift Elemente nahezu aller Vorgänger auf und stellt an die zentrale Position seines Werkes die Wettspiele, die zum einen bereits seit alters her ihren festen Platz im Epos haben und zum anderen eng mit dem Zug der Sieben gegen Theben verknüpft sind. Innerhalb dieser Spiele gestaltet er den leisen Übergang vom friedlichen Auszug der Kämpfer zum beginnenden Kriegsgeschehen, den er durch eine zunehmende gravitas der Kämpfe entwickelt. Eine besondere Bedeutung kommt dabei den sieben Heerführern zu, die er im Rahmen dieser Wettspiele näher in Augenschein nimmt und zumeist erstmals unter (Wett-)Kampfbedingungen charakterisiert. Die vorliegende Arbeit untersucht zunächst die Beschreibung jedes einzelnen Helden im Verlauf des Epos und zeigt individuell wiederkehrende Motive wie charakteristische Epitheta und prägende Begriffe auf. In einem zweiten Schritt werden Gemeinsamkeiten der Heldenbeschreibungen untersucht, etwa wie sich ein amor auf das Abschneiden der Helden auswirkt, welche Folgen es hat, wenn Statius seine Helden mit einer Parenthese einführt, und welche versteckten Hinweise er durch die Siegespreise der Wettspiele über das Ausscheiden des Helden im Epos gibt

Afterpulse Measurements of R7081 Photomultipliers for the Double Chooz Experiment

We present the results of afterpulse measurements performed as qualification test for 473 inner detector photomultipliers of the Double Chooz experiment. The measurements include the determination of a total afterpulse occurrence probability as well as an average time distribution of these pulses. Additionally, more detailed measurements with different light sources and simultaneous charge and timing measurements were performed with a few photomultipliers to allow a more detailed understanding of the effect. The results of all measurements are presented and discussed