Modellbildung und Realisierung von holografischen Aufprojektionsflächen

Konventionelle Projektionssysteme sind systembedingt auf gute Streueigenschaften des Materials angewiesen, auf das projiziert wird. Dies bewirkt bei Vorhandensein von Umgebungslicht eine dramatische Reduktion der erreichbaren Kontrastverhältnisse und der Farbsättigung; typische Lichtverhältnisse in einem abgedunkelten Konferenzraum sind bereits ausreichend, um das verbleibende Kontrastverhältnis auf Werte unter 20:1 zu drücken. In dieser Arbeit wird ein Ansatz präsentiert, diese Einschränkungen durch den Einsatz holografischer Aufprojektionsflächen zu überwinden. Hierbei handelt es sich um Hologramme von konventionellen Projektionsflächen, die eine hohe Wellenlängen- und Winkelselektivität aufweisen. Dadurch kann störendes Umgebungslicht das Hologramm ungehindert passieren, ohne gestreut zu werden. Neben einer Einführung in die Funktionsweise solcher Projektionsflächen wird in der Arbeit auf die theoretische Beschreibung und Modellierung eingegangen, sowie auf die Berechnung optimaler Aufnahmeparameter für den holografischen Prozess. Weiterhin wird ein Konzept zur gescannten Aufnahme großer Hologramme (im Bereich von einigen Quadratmetern) vorgestellt, und erste holografische Schirme werden mit konventionellen Aufprojektionsflächen unter dem Einfluss von Umgebungslicht verglichen

Verminderung von Alkaloiden in der Nahrungskette durch die züchterische Verbesserung der Mutterkorn-Resistenz von Winterroggen

Rye as an outcrossing crop is highly susceptible to ergot infection caused by Claviceps purpurea. It is ecologically the best solution to avoid the infection already in the field by growing resistant varieties. Aim of our study is the analysis of inheritance of self-fertile rye material for ergot resistance and alcaloid content. Sixty CMS inbred lines and their 90 CMS crosses were tested in pollen-isolated fields in three environ-ments under the conditions of Ecological Farming by artificial inoculation. The sclerotia weight per head was evaluated as resistance trait. Both, CMS lines and testcrosses showed significant genotypic differences at the individual environments. Correlation between both groups was significant (r=0,6-0,7; P=0,01). The alcaloid contents and the alcaloid spectra of 25 CMS lines revealed no genotypic difference. Breeding of self-fertile rye for a higher resistance to ergot should be successful on the long run

Analyse der Virulenzsituation des Roggenschwarzrostes (Puccinia graminis f. sp. secalis) im ökologischen Landbau zur Züchtung resistenten Roggens

Organic Agriculture is especially affected by the increasing spread of stem rust in rye (Puccinia graminis f. sp. secalis) because there is a lack of resistant cultivars in Germany. To analyze the virulence situation of rye stem rust, 71 single-pustule-isolates were established and 30 of those were tested with a differential set consisting of 19 lines. The isolates could be classified into 22 different pathotypes. Only seven pathotypes could be found more than once. Most of the isolates showed a complexity of five virulences. In a preliminary analysis a Simpson index of 0,98 was found indicating a high level of diversity of German stem rust populations. Nine of 19 tested lines reacted fully resistant in seedling stage. In 2011, 70 and 30 rye populations, were cultivated under organic conditions at three and five field sites, respectively, to determine the level of adult-plant resistance. The most common cultivars Recrut, Conduct, Amilo, Firmament®, Lichtkornroggen®, Rolipa, and Lautenbacher were highly susceptible to stem rust under artificial infection with disease severities of about 50%. Twelve rye populations contained resistant plants in varying frequencies resulting in disease severities ranging from 6-34%

Impact of Increasing Dietary Calcium Levels on Calcium Excretion and Vitamin D Metabolites in the Blood of Healthy Adult Cats

Background Dietary calcium (Ca) concentrations might affect regulatory pathways within the Ca and vitamin D metabolism and consequently excretory mechanisms. Considering large variations in Ca concentrations of feline diets, the physiological impact on Ca homeostasis has not been evaluated to date. In the present study, diets with increasing concentrations of dicalcium phosphate were offered to ten healthy adult cats (Ca/phosphorus (P): 6.23/6.02, 7.77/7.56, 15.0/12.7, 19.0/17.3, 22.2/19.9, 24.3/21.6 g/kg dry matter). Each feeding period was divided into a 10-day adaptation and an 8-day sampling period in order to collect urine and faeces. On the last day of each feeding period, blood samples were taken. Results Urinary Ca concentrations remained unaffected, but faecal Ca concentrations increased (P < 0.001) with increasing dietary Ca levels. No effect on whole and intact parathyroid hormone levels, fibroblast growth factor 23 and calcitriol concentrations in the blood of the cats were observed. However, the calcitriol precursors 25(OH)D2 and 25(OH)D3, which are considered the most useful indicators for the vitamin D status, decreased with higher dietary Ca levels (P = 0.013 and P = 0.033). Increasing dietary levels of dicalcium phosphate revealed an acidifying effect on urinary fasting pH (6.02) and postprandial pH (6.01) (P < 0.001), possibly mediated by an increase of urinary phosphorus (P) concentrations (P < 0.001). Conclusions In conclusion, calcitriol precursors were linearly affected by increasing dietary Ca concentrations. The increase in faecal Ca excretion indicates that Ca homeostasis of cats is mainly regulated in the intestine and not by the kidneys. Long-term studies should investigate the physiological relevance of the acidifying effect observed when feeding diets high in Ca and P

Kontrolle des Roggenschwarzrostes, Puccinia graminis f. sp. secalis, im Ökologischen Landbau durch Züchtung resistenten Roggens

Der Ökologische Landbau (ÖLB) ist von der zunehmenden Ausbreitung des Roggenschwarz-rostes, Puccinia graminis f. sp. secalis, besonders betroffen, da resistente Roggensorten bisher nicht zur Verfügung stehen. Zur Analyse der Virulenzsituation des Roggenschwarzrostes wurden 389 Einpustelisolate (EPI) hergestellt, von denen 323 mit einem Differentialsortiment aus 15 Inzuchtlinien getestet wurden. Die EPI konnten 226 Pathotypen zugeordnet werden, von denen nur 56 Pathotypen häufiger als einmal vorkamen. Die Mehrzahl der Isolate wies in den Jahren 2011, 2012 und 2013 eine Komplexität von sieben, sechs bzw. fünf auf. Keine der 15 Differentiallinien reagierte vollständig resistent. Mit einem Simpson-Wert von 0,99 zeigt sich eine maximale Diversität der deutschen Schwarzrostpopulation. Das im Rahmen des Projektes entwickelt Isolatesortiment deckt das aktuelle Virulenzspektrum der Schwarzrostpopulationen ab und kann auch zukünftig genutzt werden, um die Wirksamkeit von Schwarzrostresistenzen zu prüfen. Außerdem kann das Auftreten neuer Virulenzen in der Schwarzrostpopulation jetzt rechtzeitig erkannt und wirtschaftlicher Schaden abgewendet werden. Zur Ermittlung der Adultpflanzen-Resistenz wurden bis zu 70 Genetische Ressourcen sowie adaptiertes, selbstfertiles Roggenmaterial unter ökologischen Bedingungen an fünf Feldstandorten je Jahr angebaut. Das Inokulum für die künstlichen Inokulationen wurde am JKI produziert und die Inokulation fand im Entwicklungsstadium BBCH37 (Mai 2013 und Mai 2014) statt. Die im Ökologischen Landbau verwendeten Sorten Recrut, Conduct, Amilo, Firmament®, Lichtkornroggen®, Rolipa und Lautenbacher waren nach künstlicher Infektion hoch anfällig gegenüber Schwarzrost mit Befallsstärken von über 50%. Nach drei Versuchs-jahren konnten insgesamt 17 Populationssorten aus Österreich (Tiroler, Kärntner, Oberkärnt-ner), Russland (Hy75/81, Hy2407/87, Talwoskaja 29, Hy9a/86, Talowskija, Zidlochowicke rane, Instituckie Wcz), den USA (Wheeler, Elbon, Wrens Abruzzi, Gator, Alfa), und Argentinien (Manfredi), mit mittleren Befallswerten von ≤30 % für die Züchtung bereitgestellt werden. Das Projekt leistete damit einen erheblichen Beitrag zur Nutzung der Biodiversität des Roggens und zur Optimierung der Resistenzzüchtung im ÖLB. Resistente Roggensorten werden in Zukunft eine effiziente Kontrolle des Roggenschwarzrostes ermöglichen, die den Grundsätzen des ÖLB entspricht. Das Projekt kann den Hauptaufgaben 2.1, 2.3, 2.4 und 2.14 des Forschungsplanes des BMELV zugeordnet werden und ist Grundlage für die Weiterentwicklung von Strategien zur Nutzung von Schwarzrostresistenzen sowie die Bewertung der Widerstandfähigkeit von Roggen gegenüber Schwarzrost

Verminderung gefährlicher Alkaloide in der Nahrungskette durch die züchterische Verbesserung der Mutterkorn-Resistenz von Roggen

Roggen ist als Fremdbefruchter besonders anfällig für einen Befall mit Mutterkorn, der durch eine Infektion mit dem Schadpilz Claviceps purpurea (Fr.) Tul. hervorgerufen wird. Ziele dieser Studie waren die Suche nach effektiven Resistenzträgern gegen Mutterkorn aus genetischen Ressourcen, die Untersuchung der Vererbung von selbstfertilen Roggenmaterialien sowie die Analyse der Wechselwirkungen von Wirtsgenotyp und Mutterkornpilz hinsichtlich der Zusammensetzung und Toxizität der Alkaloide. Zur Untersuchung der Anfälligkeit, von Wirtspflanzen war es notwendig mit CMS (Cytoplasmatic Male-Sterile) Material zu arbeiten. Über drei Jahre wurden an zwei bzw. drei Standorten 75 selbstfertile CMS-Linien und 126 CMS-Einfachkreuzungen sowie 90 Testkreuzungen mit Genetischen Ressourcen deutscher, polnischer und russischer Herkunft. unter ökologischen Bedingungen angebaut, künstlich inokuliert und auf Mutterkornresistenz geprüft. Die Genetischen Ressourcen zeigten nicht in allen Fällen signifikante genotypische Unterschiede. Vor allem im deutschen geprüften Material war keine Signifikanz nachweisbar. Die Linien hatten geringere Mutterkorngewichte als die CMS-Einfachkreuzungen und zeigten immer signifikante genotypische Varianzen, die Einfachkreuzungen in den meisten Fällen. Die Korrelation zwischen beiden Materialgruppen war nur in den ersten beiden Jahren signifikant (r=0,6-0,7; P=0,01). Der mittlere Gesamtalkaloidgehalt der Linien war bei niedrigeren Mutterkorngewichten um ca. 25 % höher als bei den Einfachkreuzungen. Die genotypischen Varianzen für Alkaloide waren bei allen Experimenten und Materialien nicht oder nur schwach signifikant. Die Alkaloidgehalte erwiesen sich als kaum vom geprüften Roggentyp abhängig; aber zeigten starke umweltbedingte Unterschiede. Die Ergebnisse zeigen dass auch im selbstfertilen Material eine gezielte Resistenzselektion möglich ist. Aufgrund quantitativer Vererbung der Resistenz und hoher Genotyp x Umwelt-Wechselwirkungen ist dies allerdings noch ein langer Weg

Atmospheric electricity influencing biogeochemical processes in soils and sediments

The Earth’s subsurface represents a complex electrochemical environment that contains many electro-active chemical compounds that are relevant for a wide array of biologically driven ecosystem processes. Concentrations of many of these electro-active compounds within Earth’s subsurface environments fluctuate during the day and over seasons. This has been observed for surface waters, sediments and continental soils. This variability can affect particularly small, relatively immobile organisms living in these environments. While various drivers have been identified, a comprehensive understanding of the causes and consequences of spatio-temporal variability in subsurface electrochemistry is still lacking. Here we propose that variations in atmospheric electricity (AE) can influence the electrochemical environments of soils, water bodies and their sediments, with implications that are likely relevant for a wide range of organisms and ecosystem processes. We tested this hypothesis in field and laboratory case studies. Based on measurements of subsurface redox conditions in soils and sediment, we found evidence for both local and global variation in AE with corresponding patterns in subsurface redox conditions. In the laboratory, bacterial respiratory responses, electron transport activity and H2S production were observed to be causally linked to changes in atmospheric cation concentrations. We argue that such patterns are part of an overlooked phenomenon. This recognition widens our conceptual understanding of chemical and biological processes in the Earth’s subsurface and their interactions with the atmosphere and the physical environment

Modellbildung und Realisierung von holografischen Aufprojektionsflächen

Konventionelle Projektionssysteme sind systembedingt auf gute Streueigenschaften des Materials angewiesen, auf das projiziert wird. Dies bewirkt bei Vorhandensein von Umgebungslicht eine dramatische Reduktion der erreichbaren Kontrastverhältnisse und der Farbsättigung; typische Lichtverhältnisse in einem abgedunkelten Konferenzraum sind bereits ausreichend, um das verbleibende Kontrastverhältnis auf Werte unter 20:1 zu drücken. In dieser Arbeit wird ein Ansatz präsentiert, diese Einschränkungen durch den Einsatz holografischer Aufprojektionsflächen zu überwinden. Hierbei handelt es sich um Hologramme von konventionellen Projektionsflächen, die eine hohe Wellenlängen- und Winkelselektivität aufweisen. Dadurch kann störendes Umgebungslicht das Hologramm ungehindert passieren, ohne gestreut zu werden. Neben einer Einführung in die Funktionsweise solcher Projektionsflächen wird in der Arbeit auf die theoretische Beschreibung und Modellierung eingegangen, sowie auf die Berechnung optimaler Aufnahmeparameter für den holografischen Prozess. Weiterhin wird ein Konzept zur gescannten Aufnahme großer Hologramme (im Bereich von einigen Quadratmetern) vorgestellt, und erste holografische Schirme werden mit konventionellen Aufprojektionsflächen unter dem Einfluss von Umgebungslicht verglichen