Ergebnisse aus 10 Jahren Humusmonitoring auf Ackerflächen in Nordrhein-Westfalen

Seit 2009 wird vom Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV NRW) in Zusammenarbeit mit dem Geologischen Dienst NRW, der Landwirtschaftskammer NRW sowie der Universität Bonn ein Humusmonitoringprogramm in Nordrhein-Westfalen durchgeführt. Ziele sind die Bestimmung der Gehalte und Vorräte an organischem Kohlenstoff (Corg) von Ackerböden in Nordrhein-Westfalen sowie die Abschätzung von Veränderungen der Corg-Gehalte und Vorräte. Zusätzlich sollen die Einflussfaktoren, wie z.B. Klimawandel und die landwirtschaftliche Nutzung, auf Gehalte und Vorräte ermittelt werden. Die Ergebnisse sollen auch eine wissen-schaftlich fundierte Basis schaffen, um die Landwirte bei allen Fragen der Humuspflege optimal zu beraten. Die Corg-Gehalte der Beprobung von 197 Flächen in 2009 liegen in einer Spanne von 0,7 bis 3,4 % mit deutlichen Unterschieden zwischen den untersuchten naturräumlichen Regionen. Rund 75 % der Flächen weisen Gehalte zwischen 1 und 2 % Corg auf. Die bisherigen Ergebnisse im Intensivmonitoring (2009 – 2018) von 45 ausgewählten Ackerflächen zeigen bisher keine NRW-weit gerichtete Entwicklung bei den Corg-Gehalten. Es sind jedoch regionale Trends zu beobachten. Multivariate Auswertungen haben gezeigt, dass insgesamt die organische Düngung, der Corg-Gehalt zu Beginn der Messreihe sowie die Temperaturzunahme den größten Einfluss auf die Veränderung der Corg-Gehalte aller 45 Flächen haben. Hervorzuheben sind dabei das Niederrheinische Tiefland und die Rheinische Bucht, in denen in den letzten zehn Jahren im Oberboden eine signifikante Zunahme der Corg-Gehalte zu beobachten ist und dies vermutlich vor allem auf die Zufuhr organischer Dünger zurückzuführen ist

Ste20-Related Proline/Alanine-Rich Kinase (SPAK) Regulated Transcriptionally by Hyperosmolarity Is Involved in Intestinal Barrier Function

The Ste20-related protein proline/alanine-rich kinase (SPAK) plays important roles in cellular functions such as cell differentiation and regulation of chloride transport, but its roles in pathogenesis of intestinal inflammation remain largely unknown. Here we report significantly increased SPAK expression levels in hyperosmotic environments, such as mucosal biopsy samples from patients with Crohn's disease, as well as colon tissues of C57BL/6 mice and Caco2-BBE cells treated with hyperosmotic medium. NF-κB and Sp1-binding sites in the SPAK TATA-less promoter are essential for SPAK mRNA transcription. Hyperosmolarity increases the ability of NF-κB and Sp1 to bind to their binding sites. Knock-down of either NF-κB or Sp1 by siRNA reduces the hyperosmolarity-induced SPAK expression levels. Furthermore, expression of NF-κB, but not Sp1, was upregulated by hyperosmolarity in vivo and in vitro. Nuclear run-on assays showed that hyperosmolarity increases SPAK expression levels at the transcriptional level, without affecting SPAK mRNA stability. Knockdown of SPAK expression by siRNA or overexpression of SPAK in cells and transgenic mice shows that SPAK is involved in intestinal permeability in vitro and in vivo. Together, our data suggest that SPAK, the transcription of which is regulated by hyperosmolarity, plays an important role in epithelial barrier function

Time-of-flight secondary ion mass spectrometry study of the orientation of a bifunctional diblock copolymer attached to a solid substrate

A block copolymer consisting of a phosphate-containing moiety (poly[2-(methacryloyloxy)ethyl phosphate], PMOEP) and a keto-containing moiety (poly[2-(acetoacetoxy)ethyl methacrylate], PAAEMA) showed good stability after attachment to an APS amine-modified glass slide, as did both of the respective homopolymers. The PAAEMA homopolymer can attach to the APS amine groups via covalent linkages, while the PMOEP homopolymer most likely attaches through electrostatic interactions involving deprotonated phosphate and protonated amine groups. To elucidate the conformation of the block copolymer after attachment, particularly with respect to the PMOEP segment orientation, principal component analysis (PCA) of time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) spectra of the surface-attached polymer layers was performed. Comparison with the pure homopolymer spectra and interpretation after PCA indicate that the adsorbed conformation is not random. Rather, the copolymer is adsorbed in a conformation that preferentially exposes the PMOEP block toward the outer surface. We thus conclude that the most likely conformation of PMOEP-b-PAAEMA immobilized onto the APS-modified glass slide is via covalent interfacial linkages involving the PAAEMA block with the result that the surface is enriched in PMOEP tails. This in turn implies that under the conditions applied (dry DMF) the covalent coupling of keto groups to the amine groups of the aminated slide is more efficient than the proton transfer required for the generation of electrostatic attractions. This (partially) preferential orientation of the PMOEP-b-PAAEMA copolymer could have significant implications on interfacial interactions such as those involved in nucleation and the subsequent mineralization sequence of events in hydroxyapatite formation. The present study demonstrates that ToF-SIMS is a powerful tool not only for the investigation of the surface composition of adsorbed layers, but also for probing the molecular conformation of such adsorbed block copolymers, though care is required in the PCA analysis of multiple spectra