Modelling, Monitoring and Validation of Plant Phenology Products

Phänologie, die Lehre der periodisch wiederkehrenden Entwicklungserscheinungen in der Natur, hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einem wichtigen Teilgebiet der Klimaforschung entwickelt. Einer der Haupteffekte der globalen Erwärmung ist die Veränderung der Wachstumsmuster und Fortpflanzungsgewohnheiten von Pflanzen, und somit veränderte Phänologie. Um die Auswirkungen der Klimaveränderung auf wildwachsende sowie Kulturpflanzen vorherzusagen, werden phänologische Modelle angewendet, verbessert und validiert. Dabei ist Wissen über den aktuellen Stand der Vegetation notwendig, welches aus Beobachtungen und fernerkundliche Messungen gewonnen wird. Die hier präsentierte Arbeit befasst sich mit dem Verständnis der Zusammenhänge zwischen fernerkundlichen Messungen und phänologischen Stadien und somit den Herausforderungen der modernen phänologischen Forschung: Der Vorhersage der Phänologie durch Modellierungsansätze, der Beobachtung der Phänologie mit optischen boden- und satellitengestützten Sensoren und der Validierung phänologischer Produkte.Phenology, the study of recurring life cycle events of plants and animals has emerged as an important part of climate change research within the last decades. One of the main effects of global warming on vegetation is altered phenology, since plants have to modify their growth patterns and reproduction habits as reaction to changing environmental conditions. Forecasting phenology, thus phenological modelling, is a timely challenge given the necessity to predict the impact of global warming on wild-growing species and agricultural crops. However, assessing the present state of vegetation, thus phenological monitoring, is essential to update and validate model results. An improved comprehension of the relationships between plant phenology and remotely sensed products is crucial to interpret these results. Consequently, the presented thesis deals with the main challenges faced in modern phenology research, covering phenological forecasting with a modelling approach, satellite-based phenology extraction, and near-surface long-term monitoring of phenology

Bildungs- und arbeitsmarktpolitische Implikationen der Überqualifizierungsforschung. Folgerungen für den Bologna-Prozess

Ziel der Arbeit ist es, die bildungs- und arbeitsmarktpolitischen Implikationen der Überqualifizierungsforschung darzulegen. Zunächst wird ein breiter Überblick über den aktuellen Stand der Überqualifizierungsforschung gegeben. Anschließend wird das ökonomische Standardmodell durch ein eigenes Bedingungssystem ersetzt und Entstehung und Bedeutung der Überqualifizierung diskutiert. Darauf aufbauend wird dargelegt, was die Politik gegen Überqualifizierung tun kann oder soll. Schließlich wird das Modell auf die Bachelor-Master-Reform angewendet

Mikrobiologische Speichelbefunde bei jungen Erwachsenen aus Weißrussland in Abhängigkeit zum Rauchverhalten und der Mundgesundheit

Das Ziel der Arbeit lag in der Bestimmung der kariogenen und parodontopathogenen Keimflora im Speichel bei jungen Erwachsenen unter besonderer Berücksichtigung des Rauchens in Beziehung zur Mundgesundheit. 200 Studenten der Medizin und Zahnmedizin nahmen an der klinisch-mikrobiologischen und soziologischen Studie teil. Die Probanden wurden nach Rauchdauer und Rauchintensität in Gruppen eingeteilt. Nahezu alle Studenten waren sich des schlechten Einflusses des Rauchens auf ihre Gesundheit bewusst. Insgesamt hatten die Studenten eine gute bis befriedigende Mundhygiene bei einem mittleren DMFT von 7,5 und einem mittleren CPI von 1,7. Das Parodont war mehrheitlich entzündungsfrei. Unterschiede in den klinischen Befunden zwischen Rauchern und Nichtrauchern lagen lediglich in der FT-Komponente des DMFT-Index vor, die bei Nichtrauchern signifikant höher lag. Nahezu zwei Drittel der Probanden wiesen hohe bis sehr hohe Keimzahlklassen von kariogenen Keimen im Speichel auf; signifikante Unterschiede zwischen Rauchern und Nichtrauchern lagen nicht vor. Im parodontopathogenen Keimspektrum lagen zwischen Rauchern und Nichtrauchern ebenfalls keine Unterschiede vor. Auch die differenzierte Betrachtung des Rauchverhaltens ließ insgesamt in den mikrobiologischen Befunden keine Unterschiede erkennen. Bei Betrachtung der klinischen und mikrobiologischen Parameter lag unabhängig vom Rauchverhalten eine Beziehung zwischen hohen Laktobazillenbefunden und dem DMFT/S bzw. den Einzelkomponenten DT/S und FT/S vor; Studenten mit hohen Keimzahlen hatten einen signifikant schlechteren Kariesstatus. Das Vorkommen der parodontopathogener Keime T. forsythia und P. gingivalis korrelierte mit höheren DMFT/DMFS- und OHI-S-Werten und einem schlechteren Gingiva- (GI) und Parodontalstatus (CPI). T. denticola und A. actinomycetemcomitans waren mit signifikant höheren Gingiva- und Parodontalbefunden (GI, CPI) sowie mit höheren OHI-S-Werten assoziiert

Risk factors for wound-related complications after surgical stabilization of spinal metastases with a special focus on the effect of postoperative radiation therapy

Die Therapie von Wirbelsäulenmetastasen ist durch den demographischen Wandel der Bevölkerung und der damit einhergehenden erhöhten Inzidenz und Prävalenz von immer größerer Bedeutung. Diese Studie befasste sich mit der kombinierten Behandlung aus chirurgischer Intervention und postoperativer Radiatio sowie deren Auswirkungen auf die Wundheilung. Dabei stand einerseits die Identifizierung individueller Risikofaktoren für das Auftreten von postoperativen Wundkomplikationen im Vordergrund. Andererseits untersuchten wir die zeitliche Relation beider Interventionen in der Patientenkohorte, um daraus eine Empfehlung für das optimale Timing der postoperativen Radiatio abzuleiten und das Auftreten von Wundheilungsstörungen damit zukünftig zu minimieren

Degenerate Photons from a Cryogenic Spontaneous Parametric Down-Conversion Source

We demonstrate the generation of degenerate photon pairs from spontaneous parametric down-conversion in titanium in-diffused waveguides in lithium niobate at cryogenic temperatures. Since the phase-matching cannot be temperature tuned inside a cryostat, we rely on a precise empirical model of the refractive indices when fabricating a fixed poling period. We design the phase-matching properties of our periodic poling to enable signal and idler photons at (1559.3 $\pm$ 0.6) nm, and characterize the indistinguishability of our photons by performing a Hong-Ou-Mandel interference measurement. Despite the effects of photorefraction and pyroelectricity, which can locally alter the phase-matching, we achieve cryogenic indistinguishable photons within 1.5 nm to our design wavelength. Our results verify sufficient understanding and control of the cryogenic nonlinear process, which has wider implications when combining quasi-phase-matched nonlinear optical processes with other cryogenic photonic quantum technologies, such as superconducting detectors.Comment: 7 pages, 6 figure

Model-free functional MRI analysis based on unsupervised clustering

AbstractConventional model-based or statistical analysis methods for functional MRI (fMRI) are easy to implement, and are effective in analyzing data with simple paradigms. However, they are not applicable in situations in which patterns of neural response are complicated and when fMRI response is unknown. In this paper the “neural gas” network is adapted and rigourosly studied for analyzing fMRI data. The algorithm supports spatial connectivity aiding in the identification of activation sites in functional brain imaging. A comparison of this new method with Kohonen’s self-organizing map and with a fuzzy clustering scheme based on deterministic annealing is done in a systematic fMRI study showing comparative quantitative evaluations. The most important findings in this paper are: (1) both “neural gas” and the fuzzy clustering technique outperform Kohonen’s map in terms of identifying signal components with high correlation to the fMRI stimulus, (2) the “neural gas” outperforms the two other methods with respect to the quantization error, and (3) Kohonen’s map outperforms the two other methods in terms of computational expense. The applicability of the new algorithm is demonstrated on experimental data

Analysis pipelines for cancer genome sequencing in mice

Mouse models of human cancer have transformed our ability to link genetics, molecular mechanisms and phenotypes. Both reverse and forward genetics in mice are currently gaining momentum through advances in next-generation sequencing (NGS). Methodologies to analyze sequencing data were, however, developed for humans and hence do not account for species-specific differences in genome structures and experimental setups. Here, we describe standardized computational pipelines specifically tailored to the analysis of mouse genomic data. We present novel tools and workflows for the detection of different alteration types, including single-nucleotide variants (SNVs), small insertions and deletions (indels), copy-number variations (CNVs), loss of heterozygosity (LOH) and complex rearrangements, such as in chromothripsis. Workflows have been extensively validated and cross-compared using multiple methodologies. We also give step-by-step guidance on the execution of individual analysis types, provide advice on data interpretation and make the complete code available online. The protocol takes 2?7 d, depending on the desired analyses.D.S. is supported by the European Research Council (Consolidator Grant 648521) and the Deutsche Forschungsgemeinschaft (SA1374/4-2; SFB 1321). I.V. is supported by the European Research Council (Starting Grant INTRAHETEROSEQ) and the Spanish Goverment (SAF2016-76758-R). R.R. is supported by the European Research Council (Consolidator Grants PACA-MET and MSCA-ITN-ETN PRECODE), the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG RA1629/2-1; SFB1243; SFB1321; SFB1335), the German Cancer Consortium Joint Funding Program, and the Deutsche Krebshilfe (70112480)

Phase-locked multi-terahertz electric fields exceed 13 MV/cm at 190 kHz repetition rate

We demonstrate a compact source of energetic and phase-locked multi-terahertz pulses at a repetition rate of 190 kHz. Difference frequency mixing of the fundamental output of an Yb:KGW amplifier with the idler of an optical parametric amplifier in GaSe and LiGaS2 crystals yields a passively phase-locked train of waveforms tunable between 12 and 42 THz. The shortest multi-terahertz pulses contain 1.8 oscillation cycles within the intensity full width at half-maximum. Pulse energies of up to 0.16 mu J and peak electric fields of 13 MV/cm are achieved. Electro-optic sampling reveals a phase stability better than 0.1 pi over multiple hours, combined with free carrier-envelope phase tunability. The scalable scheme opens the door to strong-field terahertz optics at unprecedented repetition rates. (C) 2017 Optical Society of Americ

The insect nephrocyte is a podocyte-like cell with a filtration slit diaphragm.

The nephron is the basic structural and functional unit of the vertebrate kidney. It is composed of a glomerulus, the site of ultrafiltration, and a renal tubule, along which the filtrate is modified. Although widely regarded as a vertebrate adaptation, 'nephron-like' features can be found in the excretory systems of many invertebrates, raising the possibility that components of the vertebrate excretory system were inherited from their invertebrate ancestors. Here we show that the insect nephrocyte has remarkable anatomical, molecular and functional similarity to the glomerular podocyte, a cell in the vertebrate kidney that forms the main size-selective barrier as blood is ultrafiltered to make urine. In particular, both cell types possess a specialized filtration diaphragm, known as the slit diaphragm in podocytes or the nephrocyte diaphragm in nephrocytes. We find that fly (Drosophila melanogaster) orthologues of the major constituents of the slit diaphragm, including nephrin, NEPH1 (also known as KIRREL), CD2AP, ZO-1 (TJP1) and podocin, are expressed in the nephrocyte and form a complex of interacting proteins that closely mirrors the vertebrate slit diaphragm complex. Furthermore, we find that the nephrocyte diaphragm is completely lost in flies lacking the orthologues of nephrin or NEPH1-a phenotype resembling loss of the slit diaphragm in the absence of either nephrin (as in human congenital nephrotic syndrome of the Finnish type, NPHS1) or NEPH1. These changes markedly impair filtration function in the nephrocyte. The similarities we describe between invertebrate nephrocytes and vertebrate podocytes provide evidence suggesting that the two cell types are evolutionarily related, and establish the nephrocyte as a simple model in which to study podocyte biology and podocyte-associated diseases.This work was supported by Wellcome Trust grants awarded to H.S. (072441 and 079221, H.W., B.D., H.S.); Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 590) awarded to Elisabeth Knust (F.G.), ARC 1242 (H.W., B.D., H.S., F.G.); MEC grant awarded to M.R-G. (BFU2007-62201, S.P-S., M.R-G.); Fundación Ramón Areces grant to the CBMSO (M.R-G.); EC grant LSHG-CT-2004-511978 to MYORES (M.R-G.); an FPU fellowship from the MEC awarded to A.G-L.Peer reviewe