Entwicklung ertragssicherer Saflor-Stämme mit hohen Ölgehalten für den ökologischen Anbau

Zur Entwicklung ölreicher, krankheitstoleranter Saflor-Stämme wurde ein in der ehemaligen Thüringer Zuchtstation Bendeleben in den 1930er Jahren entwickelter Stamm (nur ca. 25 % Ölgehalt, aber gute Krankheitsresistenz) im Gewächshaus mit der spanischen Sorte ‚Sepasa’ (bis 46 % Ölgehalt, aber hohe Botrytisanfälligkeit) frei abblühen gelassen. Die Auskreuzung betrug ca. 50 %. Aus der im Feld als Einzelpflanzen angebauten F2-Generation wurden 550 ertragreiche Pflanzen geerntet und von jeder Pflanze an 30 Körnern der durchschnittliche Schalenanteil ermittelt. Pflanzen mit einem Schalenanteil < 40 % sind im Feld nachgebaut worden (ca. 50 Nummern, Einzelpflanzenanbau, 30 x 30 cm, 5,4 m² Anbaufläche/Nachkommenschaft). Je eine Pflanze mit hohem Kornertrag und niedrigem durchschnittlichen Schalenanteil aus jeder Parzelle wurde für den nächstjährigen Anbau ausgewählt und gleichzeitig das Restsaatgut der 14 besten Parzellen (homogen, frühreif, ertragreich) für eine exakte Ertragsprüfung verwendet. Die Ermittlung des Schalenanteils an Einzelkörnern und –pflanzen hat sich als schnelle und preiswerte Methode zur Einschätzung des Ölgehaltes erwiesen (ermittelte Korrelation zwischen Ölgehalt und Schalenanteil r = 0,88). Technisch ist die Trennung von Schale und Kern leicht durch kurzzeitiges Einquellen der Samen in Wasser zu erreichen. In den bisher fünfjährigen Ertragsprüfungen mit Stämmen aus der Kreuzung ‚Sepasa’ und Stamm ‚Bendeleben’ hat sich gezeigt, dass diese der Standardsorte ‚Sabina’ in günstigen Jahren mit sonnigem und trockenem Wetter während der Blüte ertraglich überlegen sein können. Sie wiesen gleichzeitig einen im Durchschnitt 30 % höheren Ölgehalt als ‚Sabina’ auf. Die Stämme waren in morphologischer Hinsicht bereits in der F4 weitgehend homogen, enthielten aber noch viele botrytrisanfällige Pflanzen, wie sich 2007 zeigte. In diesem Jahr mit starkem Infektionsdruck waren bei zwei Drittel aller angebauten Stämme und Einzelpflanzennachkommenschaften (EPN) gravierende Ertragseinbußen festzustellen. Immerhin wiesen 15 EPN aber durchgängig keine Ertragsminderung bei gleichzeitig höherem Ölgehalt als ‚Sabina’ auf. Es ist also durchaus möglich, durch Einkreuzung von südeuropäischen oder amerikanischen Stämmen, die sich durchgehend in eigenen Prüfungen als botrytisanfällig erwiesen haben, in angepasste Typen, botrytistolerante Formen mit hohen Ölgehalten zu entwickeln. Als einfachste Methode zur Selektion von dünnschaligen, ölreichen Typen aus spaltenden Populationen hat sich die Isolation von ca. 20 Blütenköpfchen einer Pflanze mit Crispac-Tüten mit Supermicrolochung und Bestimmung deren genetischen Status an Einzelkörnern aus nichtisolierten Köpfchen derselben Pflanze erwiesen. Der Samenansatz unter Isolation ist allerdings gering und die Keimfähigkeit der Samen niedrig. Andere Methoden, wie die Auslese von Einzelpflanzen mit niedrigem Schalenanteil oder die Anzucht von schalenlosen Kernen mit hohem Ölgehalt führten nur zu einem partiellen Erfolg, so dass in den Ertragsprüfungen nur 37,6 % Ölgehalt bei einem Stamm erreicht werden konnten. Die Probleme des Safloranbaus unter mitteleuropäischen Bedingungen sind mit der Entwicklung botrytistoleranter ölreicher Stämme nicht gelöst. Eine ausreichende Befruchtung ist in kühlen und feuchten Jahren nicht gegeben, weil Saflor zwingend auf die Bestäubung durch Insekten angewiesen ist. Es kommt zur Bildung einer größeren Anzahl parthenokarper (= hohler) Samen, wodurch der Ertrag und insbesondere der Ölgehalt deutlich sinken. Die Erhöhung der Selbstfertilität muss deshalb zukünftig ein wichtiges Zuchtziel sein

Cell Cycle Regulating Kinase Cdk4 as a Potential Target for Tumor Cell Treatment and Tumor Imaging

The cyclin-dependent kinase (Cdk)-cyclin D/retinoblastoma (pRb)/E2F cascade, which controls the G1/S transition of cell cycle, has been found to be altered in many neoplasias. Inhibition of this pathway by using, for example, selective Cdk4 inhibitors has been suggested to be a promising approach for cancer therapy. We hypothesized that appropriately radiolabeled Cdk4 inhibitors are suitable probes for tumor imaging and may be helpful studying cell proliferation processes in vivo by positron emission tomography. Herein, we report the synthesis and biological, biochemical, and radiopharmacological characterizations of two 124I-labeled small molecule Cdk4 inhibitors (8-cyclopentyl-6-iodo-5-methyl-2-(4-piperazin-1-yl-phenylamino)-8H-pyrido[2,3-d]-pyrimidin-7-one (CKIA) and 8-cyclopentyl-6-iodo-5-methyl-2-(5-(piperazin-1-yl)-pyridin-2-yl-amino)-8H-pyrido[2,3-d]pyrimidin-7-one (CKIB)). Our data demonstrate a defined and specific inhibition of tumor cell proliferation through CKIA and CKIB by inhibition of the Cdk4/pRb/E2F pathway emphasizing potential therapeutic benefit of CKIA and CKIB. Furthermore, radiopharmacological properties of [124I]CKIA and [124I]CKIB observed in human tumor cells are promising prerequisites for in vivo biodistribution and imaging studies

Virtual Intelligent Port “VIPort” – a Holistic Energy Approach

The “Fit for 55 package” with the goal of reducing net greenhouse gas emissions by at least 55 percent by 2030 compared to 1990, requires a restructuring of the energy systems in the ports in order to supply ships with energy with as few emissions as possible. The virtual intelligent port takes a holistic approach to optimize the entire energy system of a port based on digitalization, data analysis, and artificial intelligence (AI). The optimization aims to maximize energy generation from renewable sources, minimize energy consumption, and keep investment and operating costs to a minimum through intelligent energy management. The digital twin of the port is created with the involvement of all participants relevant for the generation and consumption of energy. It is a very individual system for each port and can be further developed with future developments of the port. The digital twin is the basis for optimization and thus for intelligent investment decisions and efficient energy management

Altered energy partitioning across terrestrial ecosystems in the European drought year 2018

Drought and heat events, such as the 2018 European drought, interact with the exchange of energy between the land surface and the atmosphere, potentially affecting albedo, sensible and latent heat fluxes, as well as CO(2)exchange. Each of these quantities may aggravate or mitigate the drought, heat, their side effects on productivity, water scarcity and global warming. We used measurements of 56 eddy covariance sites across Europe to examine the response of fluxes to extreme drought prevailing most of the year 2018 and how the response differed across various ecosystem types (forests, grasslands, croplands and peatlands). Each component of the surface radiation and energy balance observed in 2018 was compared to available data per site during a reference period 2004-2017. Based on anomalies in precipitation and reference evapotranspiration, we classified 46 sites as drought affected. These received on average 9% more solar radiation and released 32% more sensible heat to the atmosphere compared to the mean of the reference period. In general, drought decreased net CO(2)uptake by 17.8%, but did not significantly change net evapotranspiration. The response of these fluxes differed characteristically between ecosystems; in particular, the general increase in the evaporative index was strongest in peatlands and weakest in croplands. This article is part of the theme issue 'Impacts of the 2018 severe drought and heatwave in Europe: from site to continental scale'

The Metagenomics and Metadesign of the Subways and Urban Biomes (MetaSUB) International Consortium inaugural meeting report

The Metagenomics and Metadesign of the Subways and Urban Biomes (MetaSUB) International Consortium is a novel, interdisciplinary initiative comprised of experts across many fields, including genomics, data analysis, engineering, public health, and architecture. The ultimate goal of the MetaSUB Consortium is to improve city utilization and planning through the detection, measurement, and design of metagenomics within urban environments. Although continual measures occur for temperature, air pressure, weather, and human activity, including longitudinal, cross-kingdom ecosystem dynamics can alter and improve the design of cities. The MetaSUB Consortium is aiding these efforts by developing and testing metagenomic methods and standards, including optimized methods for sample collection, DNA/RNA isolation, taxa characterization, and data visualization. The data produced by the consortium can aid city planners, public health officials, and architectural designers. In addition, the study will continue to lead to the discovery of new species, global maps of antimicrobial resistance (AMR) markers, and novel biosynthetic gene clusters (BGCs). Finally, we note that engineered metagenomic ecosystems can help enable more responsive, safer, and quantified cities

Temperature thresholds of ecosystem respiration at a global scale.

Ecosystem respiration is a major component of the global terrestrial carbon cycle and is strongly influenced by temperature. The global extent of the temperature-ecosystem respiration relationship, however, has not been fully explored. Here, we test linear and threshold models of ecosystem respiration across 210 globally distributed eddy covariance sites over an extensive temperature range. We find thresholds to the global temperature-ecosystem respiration relationship at high and low air temperatures and mid soil temperatures, which represent transitions in the temperature dependence and sensitivity of ecosystem respiration. Annual ecosystem respiration rates show a markedly reduced temperature dependence and sensitivity compared to half-hourly rates, and a single mid-temperature threshold for both air and soil temperature. Our study indicates a distinction in the influence of environmental factors, including temperature, on ecosystem respiration between latitudinal and climate gradients at short (half-hourly) and long (annual) timescales. Such climatological differences in the temperature sensitivity of ecosystem respiration have important consequences for the terrestrial net carbon sink under ongoing climate change