Isolation and functional characterization of Arabidopsis powdery mildew effector proteins

Plants are resistant to the majority of potential pathogenic microbes. Adapted pathogens can however overcome plant defense and induce susceptibility. The molecular processes underlying this adaptation are only partially understood. Obligate biotrophic pathogens, which require a living host for growth and reproduction, establish especially intimate relationships with their plant hosts. A crucial aspect of this lifestyle is the formation of a specialized infection structure termed the haustorium. Haustoria are believed to represent pivotal sites of nutrient uptake and deliver effectors, proteins that manipulate the host cell during infection to promote susceptibility. While the effector arsenal of pathogenic bacteria has been investigated intensively, the repertoires and host targets of fungal effectors are currently underexplored. The work presented here thus aims at characterizing virulence mechanisms employed by the obligate biotrophic Ascomycete Golovinomyces orontii, the causal agent of the powdery mildew disease in Arabidopsis thaliana (hereafter Arabidopsis). To this end, the haustorial transcriptome of G. orontii was obtained by pyrosequencing of a cDNA library generated from isolated haustorial complexes. Transcripts coding for gene products with roles in protein turnover, detoxification of reactive oxygen species and fungal pathogenesis were abundant, while surprisingly transcripts encoding presumptive nutrient transporters were not highly represented in the haustorial cDNA library. A substantial proportion (~38%) of transcripts encoding predicted secreted proteins comprised effector candidates. These candidates were cloned and found to frequently suppress induced plant cell death. A subset of effectors enhanced bacterial virulence and could suppress callose deposition, indicating a role in defense suppression. Transcript profiling of these effectors suggested their sequential delivery during pathogenesis. Furthermore, subcellular localization revealed diverse target compartments in the host. In a complementing approach, a large-scale yeast 2-hybrid (Y2H) assay was performed on the 84 cloned effector candidates and revealed convergence onto 61 potential host targets. These targets were enriched in transcription factors and components involved in development and cellular trafficking. Bimolecular fluorescence complementation assays confirmed the interaction of selected effectors with their host interactors. Finally, the Y2H targets of effectors were used to construct an integrated protein-protein interaction network of Arabidopsis and the three adapted pathogens Pseudomonas syringae (Psy), Hyaloperonospora arabidopsidis (Hpa) and G. orontii. This network revealed pathogen-specific as well as nine common host targets. These common targets are highly connected in the Arabidopsis cellular network. After the development of suitable quantitative methods, the important role of these common targets in the Arabidopsis immune response was validated by screening respective T-DNA insertion lines. In sum, my work supports the hypothesis that pytopathogenic microbes target hubs in the host cellular network to promote susceptibility. The effector targets identified will therefore form the basis of subsequent effector research in G. orontii

A Decomposition of Local Labour-Market Conditions and Their Relevance for Inequalities in Transitions to Vocational Training

We investigate to what extent individual transitions to vocational training in Germany have been affected by local labour-market conditions. A statistical decomposition approach is developed and applied, allowing for a systematic differentiation between long-term change, short-term fluctuations, and structural regional differences in labour-market conditions. To study individual-level consequences for transitions to vocational training, regionalized labour-market data are merged with longitudinal data from the National Educational Panel Study, and multivariate transition-rate models are fitted. The results indicate that structural differences between regions have had significant effects on the transition behaviour of school leavers, whereas temporary crises have been of only minor relevance. Moreover, different groups have been affected to different degrees by varying labour-market conditions. We also highlight the usefulness of our decomposition approach for a broader set of applications

Extraktions-und Speziationsuntersuchungen zur Optimierung des EURO-GANEX-Prozesses

Zur Reduktion der Langzeitradiotoxizität und der Wärmeleistung von abgebrannten Kernbrennstoffen wird in einigen Ländern ein Recycling der Actiniden angestrebt. Zur selektiven Abtrennung der Actiniden aus abgebrannten Kernbrennstoffen werden verschiedene flüssig-flüssig- Extraktionsprozesse entwickelt. Durch den EURO-GANEX-Prozess werden nach erfolgter Uranabtrennung die Transuranelemente (TRU) Np, Pu, Am, Cm zusammen von den Lanthaniden (Ln(III)) und den Spaltprodukten abgetrennt. Dies wird durch eine Koextraktion der TRU und Ln(III) mit dem Extraktionsmittel TODGA und einem Modifier gelöst in Kerosin ermöglicht. Der Modifier gewährleistet eine hohe Plutoniumsbeladungskapazität der organischen Phase. Anschließend werden die TRU selektiv mit eine Mischung der Komplexierungsmittel Acetohydroxamsäure (AHA) und dem schwefelhaltigen Bistriazinylpyridin SO3-Ph-BTP in die wässrige Phase rückextrahiert. Ziel dieser Doktorarbeit ist es, die wässrige und organische Phase des EURO-GANEX-Prozesses zu optimieren. Der erste Teil dieser Arbeit befasst sich mit der wässrigen Phase. Ziel ist es, ein schwefelfreies Komplexierungsmittel zu finden, das vergleichbare Komplexierungs- und Extraktionseigenschaften wie SO3-Ph-BTP aufweist. Als mögliche Alternative wurde PTD-OMe untersucht. Mittels zeitaufgelöster Laserfluoreszenzspektroskopie (TRLFS) wird die Speziation von Cm(III) mit PTD-OMe in ein- und zweiphasigen Systemen bestimmt. PTD-OMe zeichnet sich dabei durch sehr gute Komplexierungseigenschaften aus. Aufgrund des erhöhten pKs-Werts von 2.54 ist die Selektivität für An(III) unter Extraktionsbedingungen jedoch geringer. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung der organischen Phase. Die organische Phase soll dabei nur aus einem Extraktionsmittel in einem Verdünnungsmittel bestehen und trotzdem eine hohe Plutoniumbeladungskapazität aufweisen. Zwei Systeme werden untersucht. Das Extraktionsmittel TODGA in aromatischen Verdünnungsmitteln: Es werden grundlegende Verteilungsverhältnisse bestimmt und die Speziation unter Extraktionsbedingungen – auch bei hohen Beladungen der organischen Phase mit Ln(III) und Sr(II) – ermittelt. Das Extraktionsmittel mTDDGA in Kerosin: mTDDGA existiert in zwei diastereomeren Formen. Mittels TRLFS wird die Speziation von Cm(III) und Eu(III) mit beiden Diastereomeren bestimmt. Zusätzlich kann eine ternären M-L-NO3-Spezies unter Extraktionsbedingungen durch eine Kombination aus TRLFS, vibronischer Seitenbandenspektroskopie (VSBS) und DFT-Rechnungen nachgewiesen und deren Stöchiometrie bestimmt werden. Im Hinblick auf eine Anwendung der beiden Systeme im EURO-GANEX-Prozess, wird deren Pu(IV)-Beladungskapazität bestimmt. Das cis-mTDDGA/Exxsol D80-System kann mit mehr als 48 g/L Pu(IV) beladen werden, wodurch es sich als eine sehr gute Optimierung für den EURO-GANEX-Prozess auszeichnet

Analyzing hidden and indirect factors for rising health expenditure

This thesis comprises four studies on different topics in health economics that all potentially contribute to rising health expenditure: Consequences of demographic change, technological progress, changing trends in awareness for diseases and inefficiencies on health insurance markets. The problems of demographic change are twofold: (i) In an aging society there are less persons in working age that contribute to social pay-as-you-go insurance systems. This decreases the financial base of social insurances while (ii) the share of non-working (older and retired) persons, who do not contribute but benefit from social insurances, increases. Against this background, analyzing consequences of informal caregiving recently gained attention. The first study sheds light on the consequences of the double burden of caregiving and full-time work for caregiver’s health status. It is shown empirically that the double burden deteriorates both, mental and physical health of the caregiver. The second study focuses on indirect consequences of technological progress in medicine which arise from an option value that comes along with technological progress. In a discrete choice experiment it is analyzed whether an option value of future therapies changes risk preferences and leads to an increased demand for marginally effective and risky therapies. It is found that the option value changes risk acceptance and thereby potentially increases demand for such treatments resulting in increasing health expenditure. The third study empirically analyzes spillover effects of insecure job conditions on the health status of spouses. Mental diseases recently gained public attention resulting in an increased number of diagnoses which contributes to rising health expenditure. Therefore, analyzing consequences of a not yet studied facet of unemployment gives insight into mechanisms that deteriorate mental conditions. It is found that perceived fear of job loss worsens the mental health status of spouses. The fourth study uses a laboratory experiment to analyze how consumers choose health insurance. Efficient consumer choice is necessary to encourage competition between insurers and to reach an efficient allocation. It is found that heuristics help individuals to increase individual decision quality. Thereby, the quality measure is based on individual cumulative prospect theory values which are in addition found to explain a substantial amount of observed insurance choices

Cs Extraction from Chloride Media by Calixarene Crown-Ethers

Asse II salt mine, in Germany, contains low and intermediate-level radioactive waste that must be retrieved in the upcoming years. Potentially contaminated salts and brines will require treatment, with 137Cs being the main contaminant. Cs+ is problematic to selectively recover due to its chemical similarity with Na+ and K+ which are present in high quantities in a salt mine. This paper offers a novel solution for Cs+ separation from concentrated chloride salt media by solvent extraction with calixarene-crown-ether extractants in an alcoholic diluent. The proposed solvent extracts Cs+ at elevated chloride concentrations (3–4 M) while back-extraction is achieved by contacting the solvent with dilute (0.01 M) hydrochloric acid

Langzeitfolgen nach Fieberkrämpfen im Kindesalter

Anhand eines retrospektiven Fragebogen wurden bei 359 Patienten die Langzeitfolgen nach Fieberkrämpfen über 24 Jahre untersucht. 9% entwickelten afebrile Anfälle, 6% eine Epilepsie. Die Unterteilung der Patienten nach komplizierenden Faktoren in 5 Fieberkrampfgruppen zeigte keine signifikanten Unterschiede im Auftreten von afebrilen Anfällen zwischen den Gruppen. Ein erhöhtes Epilepsierisiko nach einem Early onset oder einem febrilen Status epilepticus konnte nicht nachgewiesen werden. Auch im Vergleich zwischen einfachen und komplizierten Fieberkrämpfen war das Auftreten von afebrilen Anfällen gleichverteilt. Ein leicht erhöhtes Risiko für afebrile Anfälle zeigte sich bei Patienten mit einer Epilepsieanmnese bei Verwandten ersten Grades. Beim Vergleich der Schulabschlüsse und Berufe wurden keine Unterschiede zwischen den 5 Gruppen nachgewiesen. Lediglich bei der subjektiven Einschätzung von kognitiven Leistungen schnitt die Status epilepticus-Gruppe signifikant schlechter ab

Stoichiometry of An(III)–DMDOHEMA complexes formed during solvent extraction

N,N’-Dimethyl,N,N’-dioctylhexylethoxymalonamide (DMDOHEMA) is used to separate An(III) and Ln(III) from fission products in several liquid–liquid extraction processes that aim at recycling actinides. The stoichiometry of the extracted complexes is important for a complete understanding of the processes. The presented work focuses on the complexation of Cm(III) with DMDOHEMA studied by TRLFS in mono- and biphasic (solvent extraction) systems. The formation of [Cm(DMDOHEMA)n]3+ (n = 1–3) in 1-octanol containing 1.7 mol L−1 of water with log β’1 = 2.6 ± 0.3, log β’2 = 4.0 ± 0.5, log β’3 = 4.3 ± 0.5 was confirmed. In addition, fluorescence lifetime measurements indicated the formation of a 1 : 4 complex. Furthermore, solvent extraction experiments were performed, varying the proton and nitrate concentrations. TRLFS measurements of organic phases confirmed the existence of two species, [Cm(DMDOHEMA)3(NO3) (H2O)1–2]2+ (dominant at high proton and nitrate concentrations) and [Cm(DMDOHEMA)4(H2O)]3+ (dominant at low proton and nitrate concentrations). To support the proposed stoichiometries, vibronic sideband spectroscopy (VSBS) was employed, allowing the observation of vibrations of functional groups coordinated to the probed metal ion. Clear differences between the vibronic side bands of the 1 : 3 and 1 : 4 complex in the range of 900–1300 cm−1 were observed. Vibrational spectra calculated by DFT complimented the experimental data and confirmed the proposed stoichiometries. They revealed a monodentate coordination mode of the nitrate and two water molecules in the 1 : 3 complex

The influence of socio-spatial contexts on transitions from school to vocational and academic training in Germany

Ziel dieser Dissertation ist es Mechanismen des lokalen und regionalen Lebensumfelds herauszu-arbeiten, und zu analysieren inwiefern diese einen Beitrag zur Erklärung sozialer Ungleichheiten im Bildungsverlauf, insbesondere dem Übergang von der Schule in die berufliche und akademi-sche Ausbildung, leisten. Hierbei soll ein tieferes Verständnis davon erlangt werden, wo sich rele-vante Kontexteffekte lokalisieren lassen. Dies erfordert eine flexible Analyse sozialräumlicher Kontexte. Zu diesem Zweck werden bestehende Analysekonzepte um eine räumlich flexible Konzeptualisierung erweitert. Ferner werden sozialräumliche Kontextbedingungen hinsichtlich ihrer Wechselbeziehung mit bekannten bildungsrelevanten Kontexten, wie dem familialen Umfeld und dem Schulkontext untersucht. Der Schwerpunkt dieser Dissertation liegt in der Auseinander-setzung mit Übergängen im späteren Bildungsverlauf, da anzunehmen ist, dass diese deutlich von soziostrukturellen Bedingungen des Wohnumfelds beeinflusst werden, insbesondere auch, weil individuelle räumliche Mobilität in einem Alter relevant wird, in dem das Ende der allgemein bil-denden Schulkarriere unmittelbar bevorsteht. Im Rahmen der drei empirischen Studien dieser Dissertation werden Kontextdaten auf Basis ad-ministrativer Einheiten im Zeitreihenformat mit Daten aus zwei großen Längsschnitterhebungen zusammengeführt. In der ersten und dritten empirischen Studie wird auf den Übergang von der allgemein bildenden Schule in die duale Berufsausbildung fokussiert. Darüber hinaus erfolgt in der dritten Studie eine nähere Betrachtung des Übergangs von der dualen Ausbildung in den Ar-beitsmarkt. Der Fokus der zweiten Studie liegt hingegen auf dem Übergang von der Sekundarstufe in das Hochschulstudium. Die empirischen Befunde weisen darauf hin, dass sozialräumliche Kontextfaktoren – insbesonde-re Arbeitslosigkeit und Bildungsinfrastruktur aber auch Bevölkerungszusammensetzung – Einfluss auf Übergänge in die berufliche und akademische Ausbildung nehmen. Dabei sind die verschie-denen sozialräumlichen Indikatoren nicht gleichermaßen relevant. Ferner zeigen Analysen über längere Zeiträume, dass der gleiche Indikator über unterschiedliche Implikationen verfügt: So wird der Einfluss von Arbeitsmarktbedingungen auf den Übergang in die berufliche Ausbildung in strukturelle Unterschiede zwischen Regionen, kurzfristige konjunkturelle Schwankungen und langfristige Entwicklungen differenziert. Darüber hinaus zeigt sich, dass Kontexteffekte eine spe-zifische räumliche Struktur und Ausdehnung aufweisen, die mittels fixer administrativer Einheiten nur unzureichend abgebildet werden kann. Mit Blick auf ungleichheitsrelevante Fragestellungen von besonderer Bedeutung ist, dass sozialräumliche Kontexte für verschiedene soziale Gruppen (z.B. nach elterlichem Sozialstatus oder schulischer Vorbildung) nicht gleichermaßen bedeutsam sind. Mit der Integration von Aspekten der Räumlichkeit kontextueller Effekte in entscheidungstheore-tische Modelle zeigt die Dissertation theoretische Möglichkeiten auf, die über das Thema der Bil-dungsentscheidungen und Bildungsübergänge hinaus Anwendung finden können. Daneben parti-zipiert die Arbeit an einer hochaktuellen Forschungsdebatte, die sich mit der Verwendung räumli-cher Analyseverfahren im Zusammenhang mit Modellen zur Analyse von (Bildungs-)Ungleichheit befasst. Auch hier ist die Übertragbarkeit auf ein breiteres Spektrum empirischer Fragestellungen denkbar. Die zentralen Befunde zum Einfluss sozioökonomischer und soziostruktureller Kontexte auf Bil-dungschancen können als relevant für politische und wirtschaftliche Entscheidungsträger sowie für Fachpersonal im Bildungswesen erachtet werden

The investigation of underground coal fires:towards a numerical approach for thermally, hydraulically, and chemically coupled processes

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein numerisches Modell zur Untersuchung von untertage befindlichen Kohlebränden entwickelt. Das Modell berücksichtigt thermisch, chemisch und hydraulisch gekoppelte Prozesse, die in Flöz und Umgebungsgestein stattfinden. Durchgeführte Szenariorechnungen zeigen, dass die Permeabilität des Umgebungsgesteins wesentlichen Einfluss auf das Brandfortschreiten hat, wohingegen die effektive Wärmeleitfähigkeit die Brandtemperatur bestimmt. Da Modell und in-situ Beobachtungen wie Brandfortschritt (3 - 300 m/Jahr) und –temperatur (900 – 1300 K) übereinstimmen, kann das Modell als validiert angesehen werden. Ferner hat die Simulation gezeigt, dass sich atmosphärische Druckschwankungen und Wind auf die Sauerstoffkonzentration und –verteilung auswirken. Schließlich zeigt die Simulation von Löschszenarien (Injektion von Wasser und Abdeckung der Erdoberfläche) den praktischen Nutzen des numerischen Verfahrens zur Verbesserung von Lösch- und Präventionsmaßnahmen.A numerical model has been developed for the investigation of burning coal seams below surface. Thermally, chemically, and hydraulically coupled processes are involved, taking place in the seam and in the surrounding rocks. Scenario calculations show that the rock permeability determines the combustion progress, whereas the temperature is controlled by the effective thermal conductivity. The model can be said validated because simulation results are of similar order of magnitude compare to the in-situ observed combustion progress (3 – 300 m/year) and temperature (900 – 1300 K). Furthermore, atmospheric pressure variations as well as winds show to influence the oxygen concentration and its distribution below surface. Finally, the simulation of extinction scenarios (water injection and surface coverage) demonstrates the practical use of the numerical approach to improve extinction and prevention strategies