Fortschritte beim Aufbau Ost: Forschungsbericht wirtschaftswissenschaftlicher Forschungsinstitute über die wirtschaftliche Entwicklung in Ostdeutschland

Trotz der unbestreitbaren Fortschritte beim Aufbau Ost ist die wirtschaftliche Lage in Ostdeutschland unbefriedigend. Nicht nur, dass das gesamtwirtschaftliche Wachstum seit einigen Jahren hinter dem in Westdeutschland zurückbleibt und die Unterbeschäftigung auf hohem Niveau verharrt, gravierender noch ist, dass die Gefahr besteht, dass Mutlosigkeit und Resignation an Gewicht gewinnen. Die Erfolge, die seit Anfang der neunziger Jahre zu verzeichnen sind, treten dabei in den Hintergrund - Erfolge bei der Erneuerung der Infrastruktur, dem Aufbau einer wettbewerbsfähigen Unternehmensbasis sowie - und nicht zuletzt - bei der Verbesserung der materiellen Lebensverhältnisse der Menschen. Das Bundesministerium der Finanzen hat vor diesem Hintergrund fünf wirtschaftswissenschaftliche Forschungsinstitute beauftragt, in jährlichen „Fortschrittsberichten" ausgewählte Aspekte der wirtschaftlichen Entwicklung in den neuen Bundesländern zu begutachten. Diese fünf Institute - das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung Berlin (DIW), das Institut für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB), das Institut für Weltwirtschaft an der Universität Kiel (IfW), das Institut für Wirtschaftsforschung Halle (IWH) und das Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW) - haben soeben ihren ersten gemeinsamen Bericht fertiggestellt. 1 Ausgewählte Ergebnisse werden im Folgenden präsentiert. Den Bericht durchzieht - gleichsam als roter Faden - die Erkenntnis, dass die Lage in Ostdeutschland keineswegs so hoffnungslos ist, wie es in der Öffentlichkeit vielfach dargestellt wird. Hoffnung macht vor allem, dass die Industrie einen robusten Wachstumspfad eingeschlagen hat. Hoffnung macht auch, dass zunehmend mehr Unternehmen des Verarbeitenden Gewerbes im weltweiten Wettbewerb mithalten können und auf den internationalen Märkten expandieren. Das bedeutet zugleich, dass die Entwicklung der ostdeutschen Wirtschaft immer mehr vom allgemeinen Wirtschaftsverlauf bestimmt wird. In dem Maße, in dem die Anpassungskrise in der Bauwirtschaft überwunden werden kann, ist bei einer Verbesserung des konjunkturellen Umfelds auch wieder mit höheren gesamtwirtschaftlichen Wachstumsraten zu rechnen. Gleichwohl ist nicht zu verkennen, dass die wirtschaftlichen Probleme der neuen Bundesländer alles andere als gering sind. Denn es zeigen sich strukturelle Defizite, die, wie alle regionalökonomischen Erfahrungen lehren, nur langfristig gelöst werden können. Dabei sollte der Blick mehr als bisher auf die einzelnen Regionen der neuen Bundesländer gerichtet werden, denn Ostdeutschland ist auch in wirtschaftlicher Hinsicht kein einheitliches Ganzes. Weil es Zeit braucht, die noch bestehenden Strukturprobleme zu lösen, verbietet es sich, den Menschen übertriebene Hoffnungen zu machen. Das würde nur weitere Enttäuschungen nach sich ziehen. Ohne Zweifel bedarf es weiterer wirtschaftpolitischer Anstrengungen für den „Aufbau Ost". Nach Ansicht der Institute kommt es weiterhin vor allem darauf an, durch Investitionen die Standortbedingungen in Ostdeutschland zu verbessern; die Kompensation von Standortdefiziten durch Subventionen sollte hingegen zurückgeführt werden. Mehr Bedeutung als bisher sollte überdies Investitionen in das Humankapital eingeräumt werden - das gebietet die gegenwärtige und erst recht die absehbare demographische Entwicklung. --

EDGAR: An Autonomous Driving Research Platform -- From Feature Development to Real-World Application

While current research and development of autonomous driving primarily focuses on developing new features and algorithms, the transfer from isolated software components into an entire software stack has been covered sparsely. Besides that, due to the complexity of autonomous software stacks and public road traffic, the optimal validation of entire stacks is an open research problem. Our paper targets these two aspects. We present our autonomous research vehicle EDGAR and its digital twin, a detailed virtual duplication of the vehicle. While the vehicle's setup is closely related to the state of the art, its virtual duplication is a valuable contribution as it is crucial for a consistent validation process from simulation to real-world tests. In addition, different development teams can work with the same model, making integration and testing of the software stacks much easier, significantly accelerating the development process. The real and virtual vehicles are embedded in a comprehensive development environment, which is also introduced. All parameters of the digital twin are provided open-source at https://github.com/TUMFTM/edgar_digital_twin

Functional characterization of SLAC1-homologous anion channels from Arabidopsis thaliana

S-Typ (slow)-Anionenkanäle vermitteln in Schließzellen den Efflux von Chlorid und Nitrat, welcher letztendlich zum Schließen der Stomata, z.B. als Antwort auf Trockenstress, führt. Dabei kommt dem Phytohormon Abscisinsäure (ABA) eine zentrale Rolle zu. Es wird als Antwort auf Trockenheit synthetisiert und vermittelt über eine schnelle ABA-Signaltransduktionskette die Aktivierung von S-typ Anionenkanälen. SLAC1 war die erste Komponente eines S-Typ-Anionenkanals, die in Schließzellen identifiziert wurde. Durch die Expression in Xenopus Oozyten, konnte SLAC1 als S-Typ-Anionenkanal funktionell charakterisiert werden und seine Regulation über Kinasen (OST1, CPK21/23) und Phosphatasen (ABI1, ABI2) beschrieben werden. Mit diesen Untersuchungen gelang ein entscheidender Durchbruch bei der Entschlüsselung von Netzwerken, welche den Anionentransport in Schließzellen als Antwort auf Trockenstress regulieren. Im Laufe dieser Arbeit konnte in Schließzellen von Arabidopsis auch die Expression des SLAC1 Homolog 3 (SLAH3) nachgewiesen werden. Die Koexpression von SLAH3 mit der Ca2+-abhängigen Proteinkinase CPK21 in Xenopus Oozyten führte zu Nitrat-induzierten Anionenströmen. Dabei wurde die Aktivität dieses S-Typ-Anionenkanals, sowohl durch Phosphorylierung, als auch durch Kalzium und Nitrat gesteuert. Ähnlich wie bei der Regulation von SLAC1 konnte die Aktivität von SLAH3 durch die Proteinphosphatase ABI1, aus der Familie der PP2Cs, blockiert werden. Diese Eigenschaft von ABI1 passt sehr gut zur bekannten Rolle dieser Phosphatase in Schließzellen: ABI1 ist ein negativer Regulator der ABA-Signalkaskade und wird durch ABA inhibiert. Unsere biophysikalischen Analysen führten schließlich zur Rekonstitution des schnellen ABA-Signaltransduktionsweges. Die Bindung von ABA an den Komplex aus ABA-Rezeptor (RCAR/PYL/PYR) und ABI1 bewirkt die Inaktivierung von ABI1 und somit die Aktivierung von CPK21. Für deren volle Aktivität ist eine ABA-abhängige Erhöhung der zytosolischen Ca2+-Konzentration notwendig. Die aktivierte Kinase CPK21 ist schließlich in der Lage, den Anionenkanal SLAH3 zu phosphorylieren und in der Anwesenheit von Nitrat zu aktivieren. Somit liefert die Identifizierung und Charakterisierung von SLAH3, als den Nitrat-, Kalzium- und ABA-sensitiven Anionenkanal in Schließzellen, Einblicke in die Beziehung zwischen der Reaktion dieses Zelltyps auf Trockenstress, der Funktion von Nitrat als Signalmolekül und dem Nitratmetabolismus. Für die meisten höheren Pflanzen stellt Nitrat die wichtigste Stickstoffquelle dar. Die Nitrataufnahme über die Wurzel repräsentiert daher den entscheidenden Schritt für den Stickstoff-Metabolismus. Ausgehend von den Zellen des Wurzelkortex muss das Nitrat für den Langstreckentransport in die oberen Pflanzenorgane, in die Xylemgefäße der Stele eingebracht werden. Die Identifikation von Proteinen und Genen, die für den Nitrattransport verantwortlich sind, ist für das Verständnis der Nitrataufnahme und -verteilung in der Pflanze eine Grundvoraussetzung. Dabei scheinen Protonen-gekoppelte Transporter der NRT1-, bzw. NRT2-Klasse, die Verschiebung von Nitrat aus dem Boden in die Wurzeln zu bewerkstelligen. Aus der Endodermis, bzw. den Xylem-Parenchymzellen muss Nitrat anschließend in das extrazelluläre Medium der Xylemgefäße freigegeben werden, um über den Transpirationssog in den Spross zu gelangen. Auch am Transport dieses Anions in das Xylem ist mit NRT1.5 ein Nitrattransporter der NRT1-Klasse beteiligt, jedoch ergaben Experimente an NRT1.5-Verlustmutanten, dass weitere Transportmechanismen für den Efflux von Nitrat in das Xylem existieren müssen. Im Rahmen dieser Doktorarbeit konnte das SLAC1-Homolog 2 (SLAH2) funktionell in Xenopus Oozyten exprimiert werden. Mit Hilfe der BIFC-Methode wurde gezeigt, dass dabei die Interaktion mit der Ca2+-abhängigen Proteinkinase CPK21 essentiell ist. Elektrophysiologische Experimente verdeutlichten, dass SLAH2 einen Nitrat-selektiven S-Typ-Anionenkanal repräsentiert, dessen Aktivität gleichzeitig durch die Anwesenheit eben dieses Anions im externen Medium reguliert wird. Durch die Promoter:GUS-Technik gelang es, die Lokalisation von SLAH2 exklusiv in den Zellen der Wurzelstele von Arabidopsis nachzuweisen. Aufgrund des stark negativen Membranpotentials pflanzlicher Zellen und der vorliegenden Anionengradienten, dürften Anionenkanäle in erster Linie den Ausstrom von Anionen vermitteln. Da in Nitrat-Aufnahme-Experimenten an SLAH2-Verlustmutanten, im Vergleich zu Wildtyp-Pflanzen, ein geringerer Nitratgehalt im Spross, dagegen eine höhere Konzentration dieses Anions in den Wurzeln zu detektieren war, scheint der S-Typ-Anionenkanal SLAH2 am Transport von Nitrat aus den Wurzeln in die Blätter beteiligt zu sein. Dabei könnte er entweder direkt an der Beladung des Xylems mit Nitrat mitwirken, oder diese durch seine potentielle Funktion als Nitratsensor regulieren.S-type (slow)-anion channels in guard cells mediate the efflux of chloride and nitrate which finally leads to the closing of stomata, e.g. in response to drought stress. Hereby the phytohormone abscisic acid (ABA) plays a central role. It is synthesized in response to drought and mediates the activation of S-type anion channels via a fast ABA signal transduction pathway. SLAC1 was the first component of S-type anion channels that was identified in guard cells. Following expression in Xenopus oocytes, SLAC1 could be functionally characterized as a S-type anion channel and its regulation via kinases (OST1, CPK21/23) and phosphatases (ABI1, ABI2) could be demonstrated. These studies represented a crucial breakthrough in decoding networks that regulate the anion transport in guard cells in response to drought stress. In the course of this work the expression of the SLAC1 homolog 3 (SLAH3) was detected in guard cells of Arabidopsis, too. In line with the phosphorylation-dependent activation of SLAC1, coexpression of SLAH3 with the Ca2+-dependent protein kinase CPK21 in Xenopus oocytes resulted in nitrate-induced anion currents. Thus the activity of this S-type anion channel was controlled by phosphorylation as well as via calcium and nitrate. Similar to the regulation of the activity of SLAC1, SLAH3 could be blocked by the protein phosphatase ABI1, a member of the PP2C family. This property of ABI1 is well in line with its known physiological role in guard cells: ABI1 represents a negative regulator of ABA signaling and is inhibited by ABA. Our biophysical and biochemical analyses resulted in the reconstitution of the fast ABA signal transduction pathway: Binding of ABA to the complex of the ABA receptor (RCAR/PYL/PYR) and ABI1 leads to the inactivation of ABI1 and thus to the activation of CPK21. For its full activity an ABA-dependent increase in the cytosolic Ca2+ concentration is necessary. The activated kinase CPK21 is finally able to phosphorylate and activate the anion channel SLAH3 in the presence of nitrate. Thus, the identification and characterization of SLAH3 as the nitrate, calcium and ABA sensitive anion channel in guard cells, provides insights into the relationship between the reaction of this cell type to drought stress, the function of nitrate as a signaling molecule and the nitrate metabolism. Nitrate represents the most important nitrogen source for the majority of higher plants. Nitrate uptake by roots is therefore a decisive step in the nitrogen metabolism of plants. Starting from the cells of the root cortex nitrate is loaded into the xylem vessels of the stele for long-distance transport into the aerial plant organs. The identification of proteins and genes that are responsible for the transport of nitrate is a basic requirement for the understanding of nitrate uptake and distribution in the plant. Thereby proton coupled transporters of the NRT1 and NRT2 class seem to be responsible for the translocation of nitrate from the soil to the root. From the endoderm and the xylem parenchyma cells nitrate is then released into the extracellular medium of the xylem vessels to enter the transpiration stream to the shoot. NRT1.5, a transporter of the NRT1 family, was shown to be involved in this process. However, experiments on NRT1.5-deficient mutants showed that additional transport mechanisms for the efflux of nitrate into the xylem must exist. In the course of this dissertation the SLAC1 homolog 2 (SLAH2) was functionally expressed in Xenopus oocytes. With the help of the BIFC method it could be shown that hereby the interaction with the Ca2+-dependent protein kinase CPK21 is essential. Electrophysiological experiments demonstrated that SLAH2 represents a nitrate-selective S-type anion channel whose activity is regulated by the presence of this anion in the external medium. The localization of SLAH2 exclusively in the cells of the Arabidopsis root stele was detected via the promoter:GUS technique. Due to the hyperpolarized membrane potential of plant cells and the outward-directed anion gradients, it is likely that anion channels primarily mediate the efflux of anions. Nitrate uptake experiments on SLAH2 loss of function mutants revealed a lower nitrate content in the shoot compared to wild-type plants, whereas a higher concentration of this anion was detected in the roots. This indicates that the S-type anion channel SLAH2 is involved in the transport of nitrate from the roots into the leaves. Thereby SLAH2 could either be directly responsible for the xylem loading with nitrate or it could regulate this process by its potential function as a nitrate sensor

On the Registration of Thermographic In Situ Monitoring Data and Computed Tomography Reference Data in the Scope of Defect Prediction in Laser Powder Bed Fusion

The detection of internal irregularities is crucial for quality assessment in metal-based additive manufacturing (AM) technologies such as laser powder bed fusion (L-PBF). The utilization of in-process thermography as an in situ monitoring tool in combination with post-process X-ray micro computed tomography (XCT) as a reference technique has shown great potential for this aim. Due to the small irregularity dimensions, a precise registration of the datasets is necessary as a requirement for correlation. In this study, the registration of thermography and XCT reference datasets of a cylindric specimen containing keyhole pores is carried out for the development of a porosity prediction model. The considered datasets show variations in shape, data type and dimensionality, especially due to shrinkage and material elevation effects present in the manufactured part. Since the resulting deformations are challenging for registration, a novel preprocessing methodology is introduced that involves an adaptive volume adjustment algorithm which is based on the porosity distribution in the specimen. Thus, the implementation of a simple three-dimensional image-to-image registration is enabled. The results demonstrate the influence of the part deformation on the resulting porosity location and the importance of registration in terms of irregularity prediction

Epigenetic signatures of Werner syndrome occur early in life and are distinct from normal epigenetic aging processes

Werner Syndrome (WS) is an adult‐onset segmental progeroid syndrome. Bisulfite pyrosequencing of repetitive DNA families revealed comparable blood DNA methylation levels between classical (18 WRN‐mutant) or atypical WS (3 LMNA‐mutant and 3 POLD1‐mutant) patients and age‐ and sex‐matched controls. WS was not associated with either age‐related accelerated global losses of ALU, LINE1, and α‐satellite DNA methylations or gains of rDNA methylation. Single CpG methylation was analyzed with Infinium MethylationEPIC arrays. In a correspondence analysis, atypical WS samples clustered together with the controls and were clearly separated from classical WS, consistent with distinct epigenetic pathologies. In classical WS, we identified 659 differentially methylated regions (DMRs) comprising 3,656 CpG sites and 613 RefSeq genes. The top DMR was located in the HOXA4 promoter. Additional DMR genes included LMNA, POLD1, and 132 genes which have been reported to be differentially expressed in WRN‐mutant/depleted cells. DMRs were enriched in genes with molecular functions linked to transcription factor activity and sequence‐specific DNA binding to promoters transcribed by RNA polymerase II. We propose that transcriptional misregulation of downstream genes by the absence of WRN protein contributes to the variable premature aging phenotypes of WS. There were no CpG sites showing significant differences in DNA methylation changes with age between WS patients and controls. Genes with both WS‐ and age‐related methylation changes exhibited a constant offset of methylation between WRN‐mutant patients and controls across the entire analyzed age range. WS‐specific epigenetic signatures occur early in life and do not simply reflect an acceleration of normal epigenetic aging processes

Analysis of global DNA methylation changes in primary human fibroblasts in the early phase following X-ray irradiation

<div><p>Epigenetic alterations may contribute to the generation of cancer cells in a multi-step process of tumorigenesis following irradiation of normal body cells. Primary human fibroblasts with intact cell cycle checkpoints were used as a model to test whether X-ray irradiation with 2 and 4 Gray induces direct epigenetic effects (within the first cell cycle) in the exposed cells. ELISA-based fluorometric assays were consistent with slightly reduced global DNA methylation and hydroxymethylation, however the observed between-group differences were usually not significant. Similarly, bisulfite pyrosequencing of interspersed LINE-1 repeats and centromeric α-satellite DNA did not detect significant methylation differences between irradiated and non-irradiated cultures. Methylation of interspersed ALU repeats appeared to be slightly increased (one percentage point; p = 0.01) at 6 h after irradiation with 4 Gy. Single-cell analysis showed comparable variations in repeat methylation among individual cells in both irradiated and control cultures. Radiation-induced changes in global repeat methylation, if any, were much smaller than methylation variation between different fibroblast strains. Interestingly, α-satellite DNA methylation positively correlated with gestational age. Finally, 450K methylation arrays mainly targeting genes and CpG islands were used for global DNA methylation analysis. There were no detectable methylation differences in genic (promoter, 5' UTR, first exon, gene body, 3' UTR) and intergenic regions between irradiated and control fibroblast cultures. Although we cannot exclude minor effects, i.e. on individual CpG sites, collectively our data suggest that global DNA methylation remains rather stable in irradiated normal body cells in the early phase of DNA damage response.</p></div

Characterization of a root aninon channel that plays a pivotal role in plant chloride nutrition

1. Background and Objectives: Although classified as a micronutrient, plants accumulate chloride (Cl-) to levels that are typical of the content of a macronutrient. This enables plants to improve cell osmoregulation, water relations and growth under optimal growing conditions (Franco-Navarro et al., 2016). Under salt stress conditions Cl- impairs nitrate (NO3-) nutrition due, apparently, to competition for membrane transport mechanisms. Chloride loading into root xylem vessels is a key mechanism regulating shoot Cl- accumulation (Brumós et al., 2010). To maintain an appropriate balance between both anions, xylem loading of NO3- and Cl- has to be tightly regulated. Given the thermodynamics of anion transport, release of Cl- and NO3- into the root xylem is highly likely to be electrochemically passive and, therefore, facilitated by plasma membrane anion channels that are not yet identified. The NO3- and Cl- conductance of xylem parenchyma cells registered by early patch clamp studies are reminiscent to electrical characteristics of the recently identified anion channels from the slow-type (SLAC/SLAH) family, consisting of five members in Arabidopsis thaliana. To determine the involvement of the slow-type channels in plant Cl- homeostasis, a member of the gene family predominantly expressed in the root has been functionally characterized 2. Material and Methods: Tissue and cell-specific expression pattern of the gene was determined in different transgenic lines of Arabidopsis thaliana Col-0 expressing the chimeric GUS::GFP marker gene under the control of the native gene promoter. Gene expression in response to different abiotic stress and nutritional treatments was quantified by Quantitative Real Time-PCR (qPCR). Homozygous knock-out mutant plants were phenotyped according to plant growth, shoot Cl- content and xylem sap Cl- concentration. Electrophysiological activity of the gene product was characterized through functional expression of the gene in Xenopus laevis oocytes and Double-Electrode Voltage-Clamp (DEVC) measurements. 3. Results: The following results regarding the functional characterization of a gene encoding a slow-type root anion channel will be presented: cell-type expression, gene regulation, knockout mutant phenotypes, as well as electrophysiological and regulatory mechanisms involved in protein activity regulation. 4. Conclusions: A novel anion channel with a pivotal role in Cl- homeostasis in higher plants has been characterized.- Brumós et al. (2010). Plant Cell Env, 33. Pages 2012-2027. - Franco-Navarro et al. (2016) J Exp Bot, 67. Pages 873-891.Acknowledgments: JMC-F was supported by the Spanish Ministry of Science and Innovation-FEDER grants AGL2009-08339/AGR and AGL2015-71386-R and PC-F had fellowships support from the Spanish National Research Council (CSIC) and the German Academic Exchange Service (DAAD)Peer Reviewe

Global DNA methylation in genic and intergenic regions of irradiated versus non-irradiated fibroblast cultures.

<p>DNA methylation was assessed with Illumina 450K arrays in primary human fibroblasts at 1–24 h after irradiation with 2 Gy (upper panel) and at 6–72 h after 4 Gy (lower panel). The bars represent the average methylation of all analyzed CpGs that have been annotated to a particular category (promoter, 5' UTR, first exon, gene body, 3' UTR, intergenic). TSS200 is the region from transcription start site (TSS) to -200 bp, TSS1500 from -200 bp to -1,500 bp upstream of TSS. Data are presented as means over means.</p