2013 research outputs found
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Doing research in China : ein Einblick in die Kultur und Forschungslandschaft Chinas. - China-Kompetenz in Hohenheim
Get PDFMit dieser Broschüre soll Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die sich für Forschung in und mit China interessieren oder eventuell bereits ein konkretes Forschungsvorhaben mit Bezug zu China haben, einen Überblick über einige Themen geben werden, die aus der Sicht der Autoren für geplante Projekte mit chinesischen Partnerinnen und Partnern oder für Aufenthalte vor Ort relevant sind
Analyses of quantitative traits in varying environments in pigs and Brown Swiss cattle
Get PDFComplex breeding programmes are used worldwide to achieve genetic progress in quantitative traits. These programmes are basically similarly structured, independent of breed and species, and are characterised by successive steps. The adjustment and revision of breeding programmes is of ongoing interest due to several reasons, e.g. research findings and various political, economic, social and ethical aspects. For the long-term improvement of livestock populations, multiple traits are included in the breeding goals of such programmes. Unfavourable genetic correlations between economically important production traits and functional traits compromise the genetic progress in animal health and welfare. Novel functional and behavioural traits and the adjustment of relative economic weights for the optimisation of total merit indices are investigated in research projects. In addition, genotype by environment interactions (GxE) can influence the genetic improvement of livestock populations and their consideration is crucial due to the globalisation of breeding structures and associated varying production environments. The main objectives of this thesis were 1) to investigate novel behavioural traits in pig breeding, 2) to derive environmental-specific relative economic weights based on consumers preferences for Brown Swiss cattle, 3) to estimate GxE at a trait and an index level by applying bivariate sire models in Brown Swiss cattle and 4) to analyse GxE for different production and functional traits in Brown Swiss cattle using reaction norm models. In Chapter 1 genetic parameters for mothering ability traits were estimated. Heritabilities (h²) were estimated by applying a linear mixed- and a threshold model, ranging between 0.02 to 0.07 and 0.05 to 0.15, respectively. The slightly higher estimates for the repeatability ranged from 0.05 to 0.09 and from 0.08 to 0.17, indicating the influence of the permanent environment. Highest h² were found for the group- and nursing behaviour of the sows. Highest genetic correlations were found between group-/nursing behaviour and litter balance and piglet weaning weight with estimates between 0.71 and 0.86. Accelerating genetic gain for improved mothering ability in sows is possible. In Chapter 2, the importance of breeding traits of Brown Swiss cattle in terms of selection decisions of farm managers was evaluated by using a discrete choice experiment (DCE). Environment-specific relative economic weights (REW) and the marginal willingness to pay were estimated by using a conditional logit model. Several trait complexes, the semen price, interactions between these traits and specific characteristics of the farms were included. Farmers showed highest preferences for the milk value, conformation/udder and fitness. Interactions indicated a great importance of the fitness trait complex for organically managed farms compared to conventional farmers. The latter weighted the milk value and the trait complex conformation/udder high. The method is suitable to judge farmers preferences for specific traits, especially those which have not yet been monetarily evaluated. Chapter 3 investigated GxE at a trait and an index level for Brown Swiss sires. Bivariate sire models were used to estimate genetic correlations between organic and conventional production systems and two altitude level of the farms for milk production traits and several functional traits. Furthermore, to determine possible GxE and rerankings at an index level, total merit indices for the sires were calculated. The genetic correlations were high between the analysed environments, ranging from 0.79 (first insemination to conception between different altitude levels) to 0.99 (calving to first insemination, cystic ovaries, maternal stillbirth between production systems). The results indicate no severe GxE at a trait level. No putative GxE effects were found for the production system environments at an index level. In Chapter 4, GxE for various production and functional traits in Brown Swiss cattle were analysed using random regression reaction norm models. The continuous environmental descriptor milk energy yield (MEY) was calculated as a linear combination of average herd effects, obtained from the routine breeding value estimation, of milk-, fat- and protein yield. The applied reaction norm model included a random sire effect and a random sire slope effect (environmental sensitivity), i.e. the random regression coefficient of the regression of a specific sire on the environmental descriptor MEY. To investigate putative GxE effects, breeding values for the sires were estimated. Results showed no severe GxE for the functional traits but for the production trait fat yield. In addition, the slope variances as descriptors of the environmental sensitivity and the Spearman rank correlations between the estimated breeding values of the sires at different
environmental levels indicate no severe GxE for the investigated traits.Weltweit werden komplexe Zuchtprogramme eingesetzt, um genetische Fortschritte bei quantitativen Merkmalen zu erzielen. Diese Programme sind unabhängig von Nutztierart und Rasse grundsätzlich ähnlich strukturiert und zeichnen sich durch aufeinander folgende Schritte aus. Die Anpassung dieser Zuchtprogramme ist von anhaltendem Interesse, so gilt es etwa, aktuelle Forschungsergebnisse einzubinden und verschiedene politische, wirtschaftliche, soziale und ethische Aspekte zu berücksichtigen. Zur langfristigen Optimierung der Nutztierpopulationen sind in den Zuchtzielen solcher Programme komplexe Zusammenstellungen an Merkmalen enthalten. Die Komplexität und die genannten Aspekte führen dazu, dass sich die Rahmenbedingungen der Programme stetig ändern. Dieser Wandel muss von der Forschung begleitet werden.
Die zentralen Zielsetzungen dieser Dissertation waren 1) die Untersuchung neuer Verhaltensmerkmale in der Schweinezucht, 2) die Ableitung umweltspezifischer, relativer wirtschaftlicher Gewichte auf der Grundlage von Züchterpräferenzen für Braunvieh, 3) die Schätzung von Genotyp-Umwelt-Interaktionen (GxE) auf Merkmals- und Gesamtzuchtwertebene unter Anwendung bivariater Vatermodelle beim Braunvieh und 4) die Analyse von Genotyp-Umwelt-Interaktionen für verschiedene Produktionsmerkmale und funktionale Merkmale beim Braunvieh unter Verwendung von Reaktionsnormmodellen.
In Kapitel 1 wurden genetische Parameter für Mütterlichkeitsmerkmale bei Schweinen geschätzt. Die Heritabilitäten (h²) wurden mit einem linearen gemischten- und einem Schwellenwertmodell geschätzt und lagen zwischen 0,02 und 0,07 bzw. 0,05 und 0,15. Die höheren Schätzungen für die Wiederholbarkeit lagen zwischen 0,05 und 0,09 bzw. 0,08 und 0,17 und weisen auf einen Einfluss der permanenten Umwelt hin. Für das Gruppen- und Säugeverhalten der Sauen wurden die höchsten h² geschätzt. Die genetischen Korrelationen (rg) zwischen den Merkmalen waren positiv. Die höchsten rg wurden zwischen dem Gruppen-/Säugeverhalten und der Wurfhomogenität sowie dem Absetzgewicht der Ferkel gefunden, mit Schätzungen zwischen 0,71 und 0,86. Eine züchterische Optimierung des mütterlichen Verhaltens von Sauen erscheint aussichtsreich.
In Kapitel 2 wurden Züchterpräferenzen für ausgewählte Merkmale beim Braunvieh mit Hilfe eines Discrete Choice Experiments (DCE) untersucht. Umweltspezifische, relative ökonomische Gewichte (REW) und die marginale Zahlungsbereitschaft wurden mit einem bedingten Logit-Modell geschätzt. Berücksichtigt wurden klassische und neue Merkmalskomplexe, der Samenpreis der Bullen, spezifische Charakteristika der Betriebe und Interaktionen zwischen den Attributen. Die Betriebsleiter zeigten die größten Präferenzen für die Merkmalskomplexe Milchwert, Exterieur/Euter sowie Fitness. Interaktionen wiesen auf eine große Bedeutung des Fitnesskomplexes für ökologisch wirtschaftende Betriebe hin. Das DCE ist flexibel und abgeleitete, umweltspezifische REW können für die Entwicklung eines umweltspezifischen Gesamtzuchtwertes verwendet werden.
Kapitel 3 untersuchte GxE auf Merkmals- und Gesamtzuchtwerteben für Braunviehbullen. Bivariate Vatermodelle wurden angewendet, um genetische Korrelationen zwischen ökologischen und konventionellen Produktionssystemen sowie unterschiedlichen geografischen Höhenniveaus der Betriebe für Milchproduktions- und funktionale Merkmale zu schätzen. Um mögliche GxE- und Rangverschiebungen auf Indexebene zu bestimmen, wurden Gesamtzuchtwerte für die Braunviehbullen berechnet. Die genetischen Korrelationen zwischen den untersuchten Umwelten waren hoch und lagen zwischen 0,79 (Verzögerungszeit zwischen unterschiedlichen Höhenniveaus) und 0,99 (Rastzeit, Zysten, maternale Totgeburtenrate zwischen Produktionssystemen). Die Ergebnisse deuten auf keine wesentlichen GxE auf Merkmalsebene hin. Zwischen den umweltspezifischen Gesamtzuchtwerten der Braunviehbullen für die Produktionssysteme konnten keine gravierenden Rangverschiebungen festgestellt werden.
In Kapitel 4 wurden GxE für ausgewählte Produktionsmerkmale und funktionale Merkmale bei Braunvieh mithilfe von Reaktionsnormmodellen analysiert. Der kontinuierliche Umweltdeskriptor Milchenergiemenge (MEY) wurde als eine lineare Kombination von durchschnittlichen Herdeneffekten für die Milch-, Fett- und Proteinmenge berechnet. Das Reaktionsnormmodell beinhaltete einen zufälligen Vatereffekt und einen Vater-Slope-Effekt, d.h. den zufälligen Regressionskoeffizienten der Regression eines bestimmten Bullens auf den Umweltdeskriptor MEY. Um mögliche GxE-Effekte zu untersuchen, wurden Zuchtwerte für die Bullen geschätzt. Die Ergebnisse zeigten keine wesentlichen GxE für die funktionalen Merkmale. Weder die Varianzen der Steigung der Reaktionsnormen als Beschreiber für die Umweltsensitivität noch die Spearman-Rangkorrelationen zwischen den geschätzten Zuchtwerten der Bullen auf verschiedenen Umweltebenen weisen auf relevante Genotyp-Umwelt-Interaktionen für die untersuchten Merkmale hin
The deep imprint of Roman sandals : evidence of long-lasting effectsof Roman rule on personality, economic performance, and well-beingin Germany
Get PDFWe investigate whether the Roman presence in the southern part of Germany nearly 2,000 years ago had a deep imprinting effect with long run consequences on a broad spectrum of measures ranging from present-day personality profiles to a number of socioeconomic outcomes and why. Todays populations living in the former Roman part of Germany score indeed higher on certain personality traits, have higher life and health satisfaction, longer life expectancy, generate more inventions and behave in a more entrepreneurial way. These findings help explain that regions under Roman rule have higher present-day levels of economic development in terms of GDP per capita. The effects hold when controlling for other potential historical influences. When addressing potential channels of a long term effect of Roman rule the data indicates that the Roman road network plays an important role as a mechanism in the imprinting that is still perceptible today
How business coaching can support entrepreneurs : a study on influencing wellbeing, stress, self-efficacy, proactivity and business success
No full textZiel der vorliegenden Studie ist es zu zeigen, dass Business Coaching etablierte Entrepreneure unterstützen kann. Im ersten Schritt wird dazu der Zusammenhang zwischen spezifischen Faktoren des unternehmerischen Verhaltens und dem Unternehmenserfolg im Mixed-Methods-Design untersucht. Ein auf die Bedürfnisse der Entrepreneure zugeschnittenes Coaching-Programm wird unter Bezugnahme der gewonnenen Erkenntnisse im zweiten Schritt entwickelt und anschließend als Studie durchgeführt. Um den objektiven und subjektiven Unternehmenserfolg der Entrepreneure zu erklären, wird in Studie 1 bei zwei Stichproben eine multiple Regressionsanalyse durchgeführt. Es wird u. a. für beide Stichproben festgestellt, dass die Prädiktoren Selbstwirksamkeit, Proaktivität, Wohlbefinden und Stress den subjektiven Unternehmenserfolg prognostizieren können.
Aus den bestehenden Stichproben wurden Probanden für die Durchführung der zweimal zweistündigen Coaching-Interventionen gewonnen und zu vier Messzeitpunkten nach dem Aktionsforschungs-Ansatz erhoben. Ergebnisse waren u. a. mehr Klarheit hinsichtlich des Problems, Einstellungsänderungen, eine emotionale Entlastung, die Steigerung des Wohlbefindens, ein besseres Stressmanagement, vermehrte Proaktivität und das Lernen neuer Verhaltensweisen. Nach dem zweiten Coaching und über den gesamten Coaching-Prozess hinweg wird auch in Studie 2 die Selbstwirksamkeit der Entrepreneure signifikant gesteigert. Eine hohe Selbstwirksamkeit sorgt für ein großes Vertrauen in die eigenen Kompetenzen, einen besseren Umgang mit Stress und eine Zunahme der Zufriedenheit. Entrepreneure mit Coaching-Erfahrung verfügen darüber hinaus über eine höhere Selbstwirksamkeit, ein höheres Wohlbefinden und weniger Stress.
Zusammenfassend kann das konzipierte Coaching-Programm als eine erfolgver-sprechende Intervention für Einstellungs- und Verhaltensänderungen der Entre-preneure sowie zur Verbesserung ihres subjektiven Unternehmenserfolgs eingesetzt werden.The goal of this study is to show that business coaching can support established entrepreneurs. To begin with the relationship between specific elements of corporate behaviour and corporate success is analysed using the mixed-methods design. Following on from this a coaching program, tailored to the needs of entrepreneurs, was developed taking the knowledge gained into account. This program was then conducted as a study. In order to explain the objective and subjective corporate success of the entrepreneurs, study 1 shows a multiple regression analysis which was conducted with two samplings. For both samplings, the predictors of self-efficacy, proactivity, well-being and stress can predict the subjective corporate success.
From the existing samplings, subjects were recruited to undertake two two-hour coaching sessions and surveyed at four points in time in accordance with the action research approach. Results achieved included more clarity concerning the problem, changes of attitude, emotional relief, increase in wellbeing, better stress management, increased proactivity and the learning of new behaviours. After the second coaching session and throughout the whole coaching process, the self-efficacy of the entrepreneurs was also significantly increased in study 2. A high level of self-efficacy ensures a high degree of confidence in ones own competences, improved stress management and an increase in satisfaction. Entrepreneurs with coaching experience also have greater self-efficacy, greater well-being and experience less stress.
In summary, the designed coaching program can be used as a promising inter-vention regarding attitude and behavioural changes of entrepreneurs as well as for improving their subjective corporate success
Uptake of enterohemorrhagic Escherichia coli into the roots of lettuce plants
Get PDFWithin the last 10 years, the annual numbers of human infections with enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) in Germany increased by a factor of 2.4. The peak was reached during the large German outbreak in 2011. Intriguingly, the source of the outbreak was supposedly traced back to organic fenugreek sprouts. Moreover, the number of EHEC outbreaks traced back to plant-based foods, e.g. fresh produce, increased also in the United States. This trend poses a serious threat to public health as fresh produce is mostly consumed raw. Also, these observations gave rise to investigate the interactions of plants and human pathogens in more detail especially as fresh produce may be contaminated directly on the field.
In the present thesis, the capability of different EHEC strains and an enteroaggregative/enterohemorrhagic E. coli (EAEC/EHEC) strain, to adhere to and to internalize into the roots of different lettuce plants was investigated. These studies conducted within the scope of this dissertation focused on different aspects of the mentioned processes, such as different bacterial strains, the bacterial genetic equipment, and different environmental conditions, such as plant variety, soil type used for plant growth, and the soil microbiota. To mimic the natural conditions as close as possible, plants were grown from unsterile plant seed in unsterile soil under greenhouse conditions.
In the first publication, the overall ability of EHEC O157:H7 strain Sakai to adhere to and internalize into the roots of Valerianella locusta, also known as lambs lettuce, grown in diluvial sand soil was described. It was demonstrated that EHEC O157:H7 strain Sakai is indeed able to attach to and internalized into the lettuce roots under the conditions tested. Moreover, this paper shed light on potentially important intrinsic bacterial factors, i.e. genes/proteins, which are putatively involved in adherence and/or internalization. Therefore, deletion mutants lacking hcpA and/or iha, were also investigated regarding adherence to and internalization into the lambs lettuce roots. Both genes, coding for the major subunit of the hemorrhagic coli pilus HcpA and the adhesin Iha, respectively, are supposed to be associated with adherence and therefore called adherence factors. However, deletion mutants lacking one or both of these genes did not show significant differences in root attachment compared to the wild-type strain. Regarding internalization, deletion of either of these genes resulted in significantly lower numbers of internalized bacteria clearly indicating that both of these genes or the proteins encoded by these genes play an important role during invasion of EHEC O157:H7 strain Sakai into the roots of lambs lettuce. Interestingly, deletion of both genes did not result in further reduction of internalization compared to single deletion mutants. Hence, hcpA and iha encode rather internalization factors than adherence factors. Moreover, internalization does not solely depend on these two factors.
The second paper focused on the influence of lettuce varieties and soil type on adherence and internalization of E. coli O104:H4 strain C227/11φcu. In this study, the lettuce varieties Valerianella locusta and Lactuca sativa, also known as lambs lettuce and lettuce, respectively, were both grown in two different soil types, diluvial sand (DS) and alluvial loam (AL), to address the impact of plant host and environment on bacterial attachment and invasion into lettuce roots. To approach the latter aspect in more detail, the composition of the soil microbial community was analyzed in parallel by partial 16S rRNA gene sequencing. Adherence to the roots was positively influenced by the soil type as the number of adherent E. coli O104:H4 strain C227/11φcu bacteria significantly rose by a factor of three to four when the plants were grown in DS compared to AL. However, when grown in the same type of soil, no statistically significant differences in attachment were detected between the distinct lettuce varieties. On the other hand, internalization significantly differed predominantly between the two types of lettuce. Internalization into the roots of L. sativa compared V. locusta was found to be increased by a factor of 12 upon growth in DS, and by a factor of 108 when the plants were grown in AL. Moreover, internalization into the roots of L. sativa was five-times higher in AL than in DS. Consequently, the lettuce variety significantly influences to ability of E. coli O104:H4 strain C227/11φcu to internalize into the lettuce roots, while the soil type affected bacterial invasion only at the roots of L. sativa under the conditions tested. Moreover, by microbiota analysis, the inoculated strain was found within the soil microbiota, and this analysis demonstrated that soil type, lettuce variety, and the combination of both result in large differences in the composition of the soil microbiota.In den letzten 10 Jahren hat sich die jährliche Fallzahl der Infektionen mit enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC) in Deutschland mehr als verdoppelt. Den Höhepunkt der EHEC-Erkrankungen in Deutschland stellte der große Ausbruch von 2011 dar. Interessanterweise waren wahrscheinlich Bio-Bockshornkleesprossen die Infektionsquelle. Zusätzlich steigt auch in den Vereinigten Staaten die Anzahl der EHEC-Ausbrüche, die auf pflanzliche Lebensmittel, wie etwa Salat, zurückzuführen sind. Diese Entwicklung ist eine ernstzunehmende Gefahr für die öffentliche Gesundheit, da Frischwaren wie Salat meist roh verzehrt werden. Diese Beobachtungen gaben außerdem Anlass die Interaktion von Pflanzen und Humanpathogenen genauer zu untersuchen, vor allem da Frischwaren direkt auf dem Feld kontaminiert werden können.
In dieser Arbeit wurden verschiedene EHEC-Stämme und ein enteroaggregativer/enterohämorrhagischer E.coli (EAEC/EHEC) Stamm, untersucht, hinsichtlich ihrer Fähigkeit an die Wurzeln unterschiedlicher Salatsorten zu adhärieren und in diese zu internalisieren. Die Studien, die im Rahmen dieser Dissertation durchgeführt wurden, fokussierten sich dabei auf unterschiedliche Aspekte dieser Prozesse, wie etwa unterschiedliche Bakterienstämme, genetische Ausstattung der Bakterien, und verschiedene Umweltbedingungen, wie Salatsorte, für die Anzucht verwendeter Bodentyp und die Bodenmikrobiota. Um die natürlichen Bedingungen möglichst genau nachzuahmen, wurden die Pflanzen aus nicht sterilem Saatgut in nicht sterilem Boden in einem Gewächshaus angepflanzt.
Die erste Publikation befasste sich mit der prinzipiellen Fähigkeit EHEC O157:H7 Stamm Sakai an die Wurzeln von Valerianella locusta, Feldsalat, zu adhärieren und in diese zu internalisieren, wobei der Salat in Diluvialsand gewachsen ist. Es wurde gezeigt, dass EHEC O157:H7 Stamm Sakai unter den getesteten Bedingungen adhärieren und internalisieren kann. Außerdem wurde die Rolle von potentiell wichtigen intrinsischen Bakterienfaktoren untersucht, d.h. Gene bzw. Proteine, die potenziell in Adhärenz und/oder Internalisierung involviert sind. Dazu wurden hcpA- und/oder iha-negative Deletionsmutanten generiert. Diese wurden ebenso bezüglich Adhärenz und Internalisierung an bzw. in die Wurzeln von Feldsalat untersucht. Die beiden Gene kodieren die Hauptuntereinheit des hämorrhagischen Coli Pilus bzw. das Adhesin Iha und werden Adhärenzfaktoren genannt, da sie im Zusammenhang mit Adhärenz stehen sollen. Jedoch zeigten weder die beiden Einzel- noch die Doppelmutante signifikante Veränderungen im Adhärenzverhalten im Vergleich zum Wildtyp. Bezüglich der Internalisierung führte die Deletion eines der beiden Gene zu einer signifikant geringeren Zahl von internalisierten Bakterien, was darauf schließen lässt, dass diese Gene oder die codierten Proteine eine wichtige Rolle spielen bei dem Eindringen von EHEC O157:H7 Stamm Sakai in die Wurzeln von Feldsalat. Jedoch zeigte die Doppelmutante keine weitere Reduktion der Internalisierung verglichen mit den Einzelmutanten. Ergo kodieren hcpA und iha eher Internalisierungfaktoren als Adhärenzfaktoren. Außerdem hängt Internalisierung nicht ausschließlich von diesen beiden Faktoren ab.
Die zweite Publikation fokussierte sich auf den Einfluss von Salatsorte und Bodentyp auf Adhärenz und Internalisierung von E. coli O104:H4 Stamm C227/11φcu. In dieser Studie wurden die beiden Salatsorten Valerianella locusta, Feldsalat, und Lactuca sativa, Kopfsalat, in verschiedenen Bodentypen, Diluvialsand (DS) und Alluviallehm (AL) angepflanzt, um Auswirkungen von Pflanzenwirt und Umwelt auf Anheftung und Eindringen der Bakterien zu untersuchen. Um den Umweltaspekt genauer zu beleuchten, wurde parallel die Komposition der Bodenmikrobiota mittels partieller 16S rRNA Gensequenzierung untersucht. Die Adhärenz an die Wurzeln wurde positiv vom Bodentyp beeinflusst. Die Zahl der adhärenten E. coli O104:H4 Stamm C227/11φcu stieg um den Faktor drei bis vier bei Pflanzenwachstum in DS im Vergleich zu AL. Bei gleichem Bodentyp zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Salatsorten. Die Internalisierung jedoch unterschied sich vor allem zwischen den Salatsorten. Bei Pflanzenwachstum in DS wurde in den Kopfsalatwurzeln das 12-fache an internalisierten Bakterien gefunden im Vergleich zu Feldsalatwurzeln. Bei Wachstum in AL war es gar das 108-fache. Zudem war die Internalisierung in die Wurzeln von L. sativa in AL fünfmal höher als in DS. Die Salatsorte hat somit einen signifikanten Einfluss auf die Internalisierungsfähigkeit von E. coli O104:H4 Stamm C227/11φcu. Der Bodentyp beeinflusste unter den getesteten Bedingungen aber nur das Eindringen in Kopfsalatwurzeln. Außerdem konnte der inokulierte Bakterienstamm mittels Mikrobiotaanalyse innerhalb der Bodenmikrobiota detektiert werden. Diese Analyse zeigte, dass sowohl Bodentyp als auch Salatsorte sowie die Kombination von beiden zu großen Unterschieden in der Komposition der Bodenmikrobiota führen
Non-invasive welfare evaluations in horses : the usefulness of laterality
Get PDFAnimal welfare is becoming increasingly important, especially for animal owners. In particular, prey animals such as horses generally suffer in silence. To improve the evaluation of animal welfare in practice and to simplify it in scientific research, new welfare indicators are needed that are easier to assess, less time consuming, and repeatable. Therefore, this thesis aimed to investigate laterality as a welfare indicator that could meet these requirements. Domestic horses were used as model organisms as they display sensory and motor laterality on individual and/or population level; their sensory organs are placed laterally, non-invasive stress hormone analysis is already well-established, as a highly social animal that evolved on open ranges it is prone to suffering from inappropriate human management regimes, and it displays various stress responses.
In STUDY it could be demonstrated that a shift to an enhanced preference for the right brain hemisphere was in line with increased stress hormone concentrations in faeces. Sensory laterality and motor laterality measured while grazing, shifted to the left when natural needs were restricted by a change from group to individual housing. Sensory laterality changed immediately after the change of housing conditions, whereas the motor laterality changed with a time delay of one week.
STUDY 2 demonstrated that motor laterality measured as initial forelimb use correlated with the cognitive bias (welfare indicator). Right-sided horses were faster to approach an ambiguous stimulus and therefore displayed a positive cognitive bias. But neither motor laterality, measured through grazing stance, nor sensory laterality were related to cognitive bias.
STUDY 3 demonstrated that a preference for left side sensory organ use is not only evident in negative contexts but also in positive contexts, because the horses also preferred their left side during affiliative interactions that are assumed to induce positive emotions. This study demonstrated that not only the direction of shift in laterality, but also the context of the shift, should be recorded to reliably identify poor or good welfare. Therefore, it is recommended that additional stress parameters be applied to reliably evaluate animal welfare.
STUDY 4 investigated whether the sampling and analysis of faecal stress hormones and immunoglobulin A could be simplified by applying a novel conservation method. Often it is not possible to immediately freeze the faecal samples and/or the transportation to the lab is lengthy. The study demonstrated that faecal samples can be dried a closed system such as an air-tight tube containing silica gel. The samples were dried within 24 hours, as fast as in controlled air-drying conditions at room temperature. The new and simpler drying method prevented the stress hormones (glucocorticoid metabolites) from enzymatic degradation and conserved them, demonstrated by the fact that the detectable concentration remained unchanged. In contrast, immunoglobulin A showed a reduction in the detectable concentration. Therefore, if possible, the conservation of faecal samples should be avoided when immunoglobulin A is to be analysed, although it would be possible to apply an extrapolation to attain fairly reliable results. This new drying method will simplify research on wild horses into the type of stressors they are confronted with, the impact of natural stressors, and effect of stressors on, for example, their laterality in comparison with domestic horses.
STUDY 5 investigated whether the strength of laterality provides insight into basal physiological and immunological status, stress response, stress reactivity, or cognitive bias. Only a correlation between age and the strength of laterality was found, with strength of laterality increasing with age. However, age could explain only 30 per cent of the inter-individual variation in strength of laterality. The results demonstrated that the strength of laterality is not a reliable indicator of animal welfare. The direction of laterality may be of greater importance.
Altogether, it was demonstrated that laterality is a promising, reliable, repeatable, and objective indictor of animal welfare, which is quick and easy to asses, and inexpensive. Like other well-established welfare and stress indicators, laterality has its limitations. Therefore, it is recommended that other welfare indicator should be simultaneously assessed and changes in laterality recorded, as different traits and personalities result in a high inter-individual variation in base laterality indices. Possible influences and correlations between emotional processing and cerebral lateralization are discussed. Nonetheless, further research is needed to establish a more reliable measurement of motor laterality, and to better understand the relationship between emotional processing and lateralization, as well as possible influencing factors.Das Tierwohl rückt für Tierbesitzer immer mehr in den Mittelpunkt. Insbesondere Fluchttiere wie Pferde können mit lediglich subtilen äußeren Anzeichen in Stille leiden. Daher sind Tierwohlindikatoren notwendig, die einfach in ihrer Bestimmung sind, wenig Zeit benötigen und wiederholbar sind, um die Bestimmung des Tierwohls in der Praxis zu verbessern und in der Wissenschaft zu vereinfachen. Deshalb war es das Ziel dieser Arbeit, die Lateralität als potentiellen Tierwohlindikator, zu untersuchen. Pferde dienten dabei als Model-Organismen, denn sie zeigen sensorische und motorische Lateralität. Ihre sensorischen Organe sind lateral positioniert, non-invasive Stresshormonanalysen sind bereits etabliert und als sehr soziales Tier, leiden Pferde nicht selten unter den nicht angemessenen Haltungsbedingungen, die ihnen der Mensch bietet. Dies zeigt sich in unterschiedlichen Formen von Stressanzeichen und -verhalten.
STUDY 1 zeigte, dass eine Verschiebung zu einer stärkeren Präferenz der rechten Gehirnhemisphäre im Zusammenhang mit erhöhten fäkalen Stresshormonkonzentrationen geschah. Nach Veränderung der Haltungsbedingungen von Gruppenhaltung zur Boxenhaltung, die einige natürliche Bedürfnisse einschränkte, zeigte sich eine Linksverschiebung in sensorischer und motorischer Lateralität. Dabei kam es direkt nach der Veränderung der Haltungsbedingungen zu einer Linksverschiebung in der sensorischen Lateralität, während die Linksverschiebung in der motorischen Lateralität erst nach einer Woche auftrat.
STUDY 2 zeigte, dass die motorische Lateralität, gemessen als bevorzugtes Antrittsbein, mit den Cognitive Bias (Tierwohlindikator) korrelierte. Pferde, die mit dem rechten Vorderbein bevorzugt aus stehender Position starteten, näherten sich schneller einem neutralen Stimulus und zeigten damit einen positiven Cognitive Bias. Es gab keinen Zusammenhang zwischen der Weideschrittpräferenz oder der sensorischen Lateralität und dem Cognitive Bias.
STUDY 3 zeigte, dass die linken sensorischen Organe nicht nur im negativen Kontext agonistischer Interaktionen, sondern auch im positiven Kontext affiliativer Interaktionen bevorzugt wurden. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass nicht nur die Richtung der Lateralitätsverschiebung, sondern auch der Kontext, in dem eine Lateralitätsverschiebung auftrat, von Bedeutung ist.
STUDY 4 untersuchte eine neue Konservierungsmethode die das Sammeln von Kotproben zur Stresshormon- und Immunglobulin A - Analyse vereinfachen soll. Nach der Kotprobenahme ist es oft nicht möglich diese für die weitere Analyse unmittelbar einzufrieren und der Transport von gefrorenen Proben ist aufwändig. Die Studie zeigte, dass Kotproben in einem geschlossenen System (Zentrifugenröhrchen) mit Silikagel getrocknet werden können. Diese Methode sorgte für eine ebenso schnelle Trocknung innerhalb von 24 Stunden wie unter kontrollierten Bedingungen bei Raumtemperatur. Die neue und einfache Trocknungsmethode schützte Stresshormone vor dem enzymatischen Abbau und konservierte diese. Während der Trocknung zeigte hingegen Immunglobulin A eine Reduktion ihrer nachweisbaren Konzentration. Daher wird empfohlen, wenn möglich, auf die Trocknung von Kotproben zu verzichten, wenn Immunglobulin A analysiert werden soll. Ist dies nicht möglich, können die Daten extrapoliert werden.
In STUDY 5 wurde untersucht, ob die Stärke der Lateralität Aufschluss über den physiologischen und immunologischen Status eines Organismus, dessen Stressantworten, Stressreaktivität oder dem Cognitive Bias gibt. Es zeigte sich nur ein Zusammenhang zwischen dem Alter der Pferde und der Stärke der Lateralität. Mit zunehmendem Alter nahm die Stärke der Lateralität zu. Die Ergebnisse verdeutlichten, dass die Stärke der Lateralität kein zuverlässiger Tierwohlindikator ist. Die Richtung der Lateralität scheint in diesem Zusammenhang von größerer Bedeutung zu sein.
Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass die Lateralität ein vielversprechender, zuverlässiger, wiederholbarer und objektiver Tierwohlindikator sein kann, der mit weniger Zeitaufwand, kostengünstig und einfach zu beurteilen ist. Vergleichbar mit bereits etablierten Stressparametern hat auch die Lateralität als Tierwohlindikator ihre Grenzen. Daher wird empfohlen, zeitgleich andere Tierwohlindikatoren, deren Veränderungen, und die Veränderungen der Lateralität zu erheben. Denn unterschiedliche Eigenschaften und Charakterzüge verursachen eine hohe inter-individuelle Variation in den Basal Lateralitätsindizes. Es werden mögliche Einflüsse und Beziehungen zwischen emotionaler Informationsverarbeitung und zerebraler Lateralisierung diskutiert. Dennoch sind weitere Untersuchungen notwendig um zuverlässigere und standardisierte Messmethoden, insbesondere der motorischen Lateralität, zu etablieren und um den Zusammenhang zwischen emotionaler Informationsverarbeitung und Lateralität, sowie anderen möglichen Faktoren, zu verstehen
Analysis of growth and quality of wheat under rising CO2 concentration as result of climate change
No full textDie atmosphärische CO2-Konzentration wird in Zukunft voraussichtlich auf 500620 ppm ansteigen. Während für Weizen Ertragssteigerungen erwartet werden, könnte unter einer solchen erhöhten atmosphärischen CO2-Konzentration (e[CO2]) die N-Konzentration im Gewebe um etwa 9 % abnehmen. Dies könnte die Ernährungssicherheit gefährden. In vorherigen Studien war die Reduktion der Korn-N-Konzentration eng mit der Reduktion von Gluten-Proteinen verbunden, was zudem eine verminderte Backqualität unter e[CO2] vermuten lässt. Die Mechanismen einer Reduktion der N-Konzentration sind unklar und die Anzahl an FACE-Versuchen mit Untersuchung von CO2 x N-Interaktionen auf die Bildung von Ertrag- und Qualität bei Winterweizen ist gering.
Das erste Hauptziel dieser Arbeit war die Analyse der Reduktion der Korn-N-Konzentration unter e[CO2]-Bedingungen im Rahmen eines zweijährigen FACE-Versuchs mit variierenden N-Stufen (35320 kg N ha-1) und verschiedenen N-Formen (NO3- und NH4+). Der Fokus lag auf Schlüsselprozesse der Korn-N-Aneignung, bei denen es sich um NO3--Assimilation, N-Remobilisierung und postanthetische N-Aufnahme handelt. Zugrundeliegende Hypothese waren: (i) e[CO2] hemmt die NO3--Assimilation, (ii) e[CO2] reduziert die N-Remobilisierung (Nrem) durch Reduktion der N-Konzentration im Wachstumsstadium der Anthese und (iii) e[CO2] reduziert die postanthetische N-Aufnahme (Nabs) durch Beschleunigung der Seneszenz oder Hemmung der NO3--Assimilation. Das zweite Hauptziel war die kombinierte Analyse der e[CO2]-Wirkung auf das Korn-Proteom und auf die Backqualität. Hier war die Hypothese, dass e[CO2] Gluten-Proteine beeinträchtigt und dadurch die Backqualität verringert.
e[CO2] steigerte den Kornertrag in allen N-Stufen um 10 17 %, was hauptsächlich auf der Steigerung der Kornzahl pro m2 Bodenfläche basierte. Dies war auf eine Zunahme der Strahlungsnutzungseffizienz zurückzuführen (Kapitel 2). Jedoch waren diese Steigerungen bei N-Mangel signifikant geringer. Die Gründe hierfür waren eine Reduktion der Photosynthesekapazität durch e[CO2] und eine Senken-Limitierung des Kornertrags durch N-Mangel während des Ährenwachstums. Die Reduktion der Photosynthesekapazität ließ sich auf die Reduktion der Blatt-N-Konzentration durch e[CO2] ungeachtet des grünen Blattflächenindexes bei N-Mangel zurückführen. Ein Hinweis für eine Senken-Limitierung des Kornertrags war die Reduktion des Ernteindex durch e[CO2] aufgrund einer starken Steigerung der Halm- aber einer geringfügigeren Steigerung der Ährenbiomasse durch e[CO2].
Der Korn-N-Ertrag wurde durch e[CO2] in allen N-Stufen gesteigert was auf Steigerungen der Nrem, Effizienz der Nrem und Nabs basierte (Kapitel 3). Dies widerlegt die Hypothesen einer Reduktion der Nrem und Nabs durch e[CO2]. Es gab eine starke lineare Beziehung zwischen dem Korn-N-Ertrag und der Kornzahl, die durch e[CO2] nicht beeinflusst wurde. Die Korn-N-Konzentration war in allen N-Stufen unter e[CO2] geringfügig reduziert (16 %), wobei diese bei N-Mangel lediglich um 1 % verringert war. Der Hauptgrund für diese Verminderung war ein Verdünnungseffekt durch eine Steigerung des Einzelkorngewichts durch e[CO2]. Ein weiterer Grund war eine stärkere Steigerung der Kornzahl als des vegetativen N-Ertrags zur Anthese durch e[CO2], was eine Reduktion der N-Quelle relativ zur N-Senke durch e[CO2] bedeutet.
Eine Reduktion der NO3--Assimilation durch e[CO2] konnte nicht festgestellt werden (Kapitel 4). Die Hinweise dafür sind: keine Hemmung der Blatt Nitratreduktase-Aktivität durch e[CO2] bei geringen (17 °C) und hohen (28 °C) Temperaturen und keine stärkere Steigerung von Wachstum und N-Aneignung durch e[CO2] bei NH4+ - verglichen mit NO3- betonter Düngung.
Die Reduktion der Korn-N-Konzentration durch e[CO2] war in allen N-Stufen mit einer geringfügigen Reduktion der Albumin/Globulin- und Gluten-Konzentration verbunden (Kapitel 5). Bei optimaler N-Versorgung ergab e[CO2] eine Veränderung des Korn-Proteoms mit insgesamt 19 reduzierten und 17 erhöhten Proteinspots. In 15 der 16 identifizierten verminderten Proteinspots wurden Globuline, aber keine Gluten-Proteine festgestellt. Entsprechend gab es in allen N-Stufen unter e[CO2] keine Verminderung der Backqualität.
Zusammengefasst, waren unter e[CO2] die Korn-N-Erträge aufgrund der Zunahme von Nrem und Nabs gesteigert. Die Kornzahl war hierfür die treibende Kraft. Die N-Konzentration war unter e[CO2] geringfügig reduziert und die zugrundeliegenden Mechanismen waren ein Verdünnungseffekt durch ein gesteigertes Einzelkorngewicht und eine Reduktion der N-Quelle relativ zur N-Senke. Die Reduktion der Korn-N-Konzentration durch e[CO2] war nicht spezifisch mit einer Reduktion von Gluten-Proteinen assoziiert.The atmospheric CO2 concentration is expected to increase to 500620 ppm in the future. Such an elevated atmospheric CO2 concentration (e[CO2]) increases grain yield, but can decrease tissue N concentrations by about 9% in wheat. This could endanger global food security. Moreover, in previous studies, a decrease of grain N concentration by e[CO2] has closely been associated with that of gluten proteins, indicating a decreased baking quality under e[CO2]. The mechanisms by which e[CO2] decreases N concentration are still unclear and FACE studies investigating CO2 x N interactions on the formation of grain yield and the quality of winter wheat are scarce.
The first main objective was the analysis of a decreased N concentration in the grain by e[CO2] in winter wheat based on a two-year FACE experiment with widely differing N levels (35 to 320 kg N ha-1) and different N forms (NO3- and NH4+). The focus was on key processes of grain N acquisition that are leaf NO3- assimilation, N remobilization and post-anthesis N uptake. The hypotheses were: e[CO2] inhibits leaf NO3- assimilation, e[CO2] decreases N remobilization (Nrem) by decreased N concentrations at anthesis and e[CO2] decreases post-anthesis N uptake (Nabs) by inhibition of leaf NO3- assimilation or acceleration of senescence. The second main objective was the simultaneous analysis of the e[CO2] effect on the grain proteome and baking quality with the hypothesis that e[CO2] reduces gluten proteins and thereby baking quality.
e[CO2] increased grain yield in all N levels by 10% to 17% mainly through enhanced grain number per m2 ground area. This was due to increased radiation use efficiency (chapter 2). These increases were smaller under N deficiency compared with high N supply. The reasons were a reduction of photosynthesis capacity by e[CO2] and a sink limitation concerning grain yield due to N deficiency during ear growth. The indication for the reduction of photosynthesis capacity was a decrease of leaf N concentration under e[CO2] regardless of green leaf area index under N deficiency. An indication for sink limitation of grain yield was the decrease of harvest index by e[CO2] because of a strong and small stimulation of stem and ear growth, respectively by e[CO2].
Grain N yield was increased by e[CO2] under all N levels (chapter 3). There was a strong linear relation between grain N yield and grain number that was unaffected by e[CO2]. In contrast with the hypotheses of an decreased Nrem and Nabs under e[CO2], e[CO2] resulted in an increase of Nrem, Nrem efficiency and Nabs, causing the increase of grain N yield. Nevertheless, e[CO2] slightly decreased grain N concentration (by 1 to 6%), whereby the smallest effect of 1% was found under N deficiency. This decrease was primarily related to a growth dilution effect due to an increased individual grain weight under e[CO2]. A further reason was a stronger increase of grain number than an increase of vegetative N yield at anthesis by e[CO2] and thereby a decrease of the ratio between the N source and the N sink.
Indication for an e[CO2] induced inhibition of leaf NO3- assimilation was not found as e[CO2] did not result in a decreased activity of leaf nitrate reductase under all N levels at both cool (17 °C) and warm (28 °C) temperatures (chapter 4). Furthermore, the e[CO2] induced stimulation of growth and N acquisition was not stronger under NH4+ compared with NO3- based N-fertilization.
Reduction of grain protein concentration by e[CO2] was associated with reduced albumin/globulin and gluten concentrations under all N levels (chapter 5). Under optimal N supply, the grain protein composition was changed by e[CO2] with altogether 19 decreased and 17 increased protein spots. 15 out of the 16 identified decreased proteins were globulins, whereas specific gluten proteins were not found to be affected by e[CO2]. Correspondingly, baking quality remained unaffected under e[CO2] under all N conditions.
In conclusion, grain N yields were increased by e[CO2] due to an increase of Nrem and Nabs with grain number being the driving force. Grain N concentrations were slightly reduced under e[CO2] with a growth dilution effect and a changed source to sink ratio as the underlying mechanisms. The reduction of the grain N concentration by e[CO2] was not specifically associated with a reduction of gluten proteins
Socio-economic analysis of aquaculture groups in Hta Naung Wun Village and Shwe Baw Kyun Village in Shwebo Township, Myanmar
Get PDFMyanmar is one of the largest fish producers in the world. In 2016, the country ranked eighth among the largest global inland aquaculture producers. Ninety percent of inland aquaculture in Myanmar is geographically concentrated in the Ayeyarwady Delta region, in lower Myanmar. Previous studies have indicated that aquaculture in Myanmar has the potential to grow with the improvement in production conditions, access to credit and post-harvest technologies. Given the promising conditions, intervention projects to develop aquaculture in the country such as Myanmar Sustainable Aquaculture Programme (MYSAP) are currently implemented. The Myanmar Sustainable Aquaculture Programme (MYSAP) is funded by the European Union (EU) and the German Federal Ministry for Economic Cooperation and Development (BMZ) and is implemented by Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH and the Department of Fisheries. WorldFish Myanmar is realising MYSAPs inland component under a GIZ grant agreement, with Ar Yone Oo, BRAC Myanmar and Malteser International as sub-contracted implementing partners.
In order to reduce the deficit of information about aquaculture in regions different to the national cluster, the current study provides a general view of the current market dynamics faced by fish farmers in Shwebo township, Sagaing Region, as a contribution for the knowledge about aquaculture in Myanmar in regions where it has not been widely documented. To do so, this study implemented a qualitative explorative approach using content analysis based on grounded theory for the culture season 2018-2019. A total of 26 fish farmers and 5 key informants were interviewed in Hta Naung Wun and Shwe Baw Kyun villages, using structured questionnaires. Regarding the proportion of the fish harvested used for family consumption, this study found a difference of 5.2 percentual point on the quantity of fish used between the two villages. This study identified that processing companies bought 94.32% of the total fish traded in the study area during the last culture season. The main characteristic influencing the purchases made by the processor is the fish size, with a preference for fish at market size. This study found a gap between fish supply and demand, showing that 80% of the fish supplied do not correspond with the attributes demanded. Fish farmers reported production challenges that potentially limit the aim to produce fish at market size. The challenges reported in the surveys show limitations in access to fish feed and water supply. Exploring farmer-based perceptions regarding the importance of the role of MYSAP programme to the access, this study found that fish farmers gave the highest importance scores to the access to fingerlings and training, and the lowest scores to the access to fish feed and buyers. This study suggests encouraging collective actions among fish farmers in order to implement bulk purchasing, share used of equipment, improve the flow of information and coordinate harvest times, which might benefit fish farmers in the study area. In addition, to overcome the current challenges is important to coordinate with the local government
Exploring and modelling the influence of spectral light composition on soybean (Glycine max (L.) Merr.)
Get PDFThe development of soybean cultivars for the climatic conditions in Europe is an urgent need in order to increase the European production and to decrease the dependence of imported soybean. A speed breeding system can accelerate the process of developing new cultivars by growing more generations per season in climate chambers. The project MoLED-Plant aimed towards the development of a speed breeding system for soybean under LED lighting.
The major objectives of this thesis were to: (i) construct a three dimensional model of an LED chamber to simulate micro-light climate, (ii) develop a functional-structural plant (FSP) model of soybean and derive a blue photon flux density (BPFD) response curve from simulations, (iii) apply the FSP model with the integrated response curve for spectral optimization, (iv) explore the influence of BPFD under constant photosynthetic photon flux density (PPFD), and (v) disentangle the influence of red to far-red ratio (R:FR) and PPFD on the shade avoidance response (SAR). The objectives were fulfilled with a combination of FSP modelling in the Growth Grammar-related Interactive Modelling Platform (GroIMP) and plant experiments under multiple spectra in LED chambers.
The presented LED chamber model was the first three dimensional environment, which was developed for spectral optimizations in indoor farming using FSP modeling. Measurements performed with a spectrometer in multiple heights and orientations were compared to simulations recorded with a virtual sensor at the same locations. The model was evaluated as a tool for assessment of spectral light heterogeneity under an alternative placement of the LED modules. Applying the model can assist in choosing the best chamber design and placements of LEDs to assure homogeneous light conditions.
Subsequently, static soybean plants were incorporated into the chamber model. Comparison of light simulations and measurements from below the soybean canopy in four reconstructed scenarios assured a good simulation of micro-light climate. The model was applied to simulate the effect of an increased plant density in an experiment in the chamber. The simulations of light homogeneity in the experimental setup can assist in choosing the optimal design.
The developed dynamic FSP model of soybean within the chamber model represents the first FSP model with an integrated response to BPFD. The soybean model was calibrated with data from BPFD experiments. From simulations, a common response curve of internode elongation to the perceived BPFD was derived for the second and third internode. The response curve was integrated in the model and was applied for spectral optimization in a chamber scenario with an alternative high reflective bottom material.
The soybean response to BPFD under constant PPFD and the influence of R:FR and PPFD on SAR was explored by designing specific spectra from LEDs. Soybean experiments were performed under six levels of BPFD (60-310 µmol m-2 s-1) and constant PPFD (400 µmol m-2 s-1). Plant height and biomass decreased, leaf mass ratio increased and the ratio of stem biomass (internode plus petiole) translocated to the internode decreased under high BPFD.
Three soybean cultivars were grown under nine light treatments to disentangle the effect of R:FR and PPFD. Internode elongation responded mainly to low PPFD with an additive effect from low R:FR, whereas petiole elongation was influenced to a great extent by low R:FR. In the context of SAR, petiole elongation can be seen as the main response to the threat of shade (high PPFD and low R:FR) and both petiole and internode elongation as the response to true shade (low PPFD and low R:FR).
This thesis showed how PPFD, BPFD and R:FR work both independently, antagonistically and synergistically on the physiology and morphology of soybean. The increased insight in these responses can e.g. support crop breeding and spectral optimization in indoor farming. Furthermore, interesting and important objectives for future research were identified. These experiments should include physiological measurements for a deeper understanding of interactions and underlying mechanisms.
Spectral optimization of indoor farming depends on the purpose of the production. For instance, a high BPFD of 260 µmol m-2 s-1 was optimal for speed breeding, whereas an intermediate BPFD would be preferable to increase biomass. Comprehensive investigation of spectral influence on plant physiology and morphology is necessary to fully utilize the spectral flexibility of LED lighting. The developed FSP model of soybean in a virtual LED chamber represents an important step towards utilizing the advantages of FSP modelling by simulation of a wide variety of scenarios.
The model can be adjusted or extended depending on the purpose of the model. It can be calibrated for other crop species and the setting of the chamber dimensions can be changed.Die Züchtung von Sojabohnensorten für europäische Klimabedingungen ist eine dringende Notwendigkeit, um die europäische Produktion zu steigern. Speed-züchtung kann den Prozess der Entwicklung neuer Sorten beschleunigen, indem mehr Generationen pro Saison in Klimakammern wachsen. Das Projekt MoLED-Plant zielte auf die Entwicklung eines Speed-Züchtungssystems für Sojabohne unter LED-Beleuchtung ab. Wichtig für das Speed-Züchtungssystem war es, ein Spektrum zu definieren, dass die Blüte nicht verzögert, um die Ernte von mindestens einem Sojabohnensamen in kurzer Zeit zu ermöglichen. Außerdem sollte das Spektrum niedrige Pflanzen fördern, um Platz für mehr übereinanderstehende Pflanzen zu schaffen.
Die Hauptziele dieser Arbeit waren: (i) ein dreidimensionales Modell einer LED-Kammer zur Simulation des Mikrolichtklimas zu konstruieren, (ii) ein funktional-strukturellen Pflanzen (FSP)-Modell von Sojabohne zu entwickeln und eine blauen Photonen-Flussdichte (BPFD)-Reaktionskurve aus Simulationen abzuleiten, (iii) das FSP-Modell mit der integrierten Reaktionskurve zur spektralen Optimierung anzuwenden, (iv) den BPFD unter konstanter photosynthetische Photonen-Flussdichte (PPFD) zu untersuchen und (v) den Einfluss von Rot-Fernrot-Verhältnis (R:FR) und PPFD auf Schattenvermeidungsreaktion (SAR) zu trennen. Die Ziele wurden mit einer Kombination aus FSP-Modellierung in der Growth Grammar-related Interactive Modelling Platform (GroIMP) und Pflanzenversuchen unter mehreren Spektren in LED-Kammern erreicht.
Das vorgestellte LED-Kammermodell war die erste dreidimensionale Umgebung, die für spektrale Optimierungen des Indoor-Farmings mittels FSP-Modellierung entwickelt wurde. Messungen wurden mit einem Spektrometer in mehreren Höhen und Orientierungen durchgeführt und mit Simulationen verglichen, die mit einem virtuellen Sensor an den gleichen Stellen aufgezeichnet wurden. Das Modell wurde als Instrument zur Beurteilung der spektralen Lichtheterogenität mit einer alternativen Platzierung der LED-Module bewertet. Die Anwendung des Modells kann bei der Auswahl des besten Kammerdesigns und der besten LED-Platzierung helfen, um homogene Lichtverhältnisse zu gewährleisten.
Anschließend wurden statische Pflanzen in das Kammermodell integriert. Der Vergleich von Lichtsimulationen und Messungen unterhalb der Sojablätter in vier rekonstruierten Szenarien stellte eine gute Simulation des Mikrolichtklimas sicher. Das Modell wurde angewendet, um den Effekt einer erhöhten Pflanzendichte auf die Lichthomogenität in der Kammer zu simulieren. Die Simulationen können bei der Auswahl des optimalen Versuchsaufbaus helfen.
Das entwickelte dynamische FSP-Modell mit der Sojabohne innerhalb der Kammer stellt das erste FSP-Modell mit einer integrierten Reaktion auf die BPFD dar. Das Sojabohnenmodell wurde mit Daten aus BPFD-Versuchen kalibriert. Aus Simulationen wurden für das zweite und dritte Internodium eine gemeinsame Reaktionskurve der Internodienstreckung auf die wahrgenommene BPFD abgeleitet. Die Reaktionskurve wurde in das Modell integriert und zur spektralen Optimierung in einem Kammerszenario mit einem alternativen hochreflektierenden Bodenmaterial eingesetzt.
Die Reaktion der Sojabohne auf BPFD bei konstanter PPFD und der Einfluss von R:FR und PPFD auf SAR wurde durch die Gestaltung spezifischer Spektren von LEDs untersucht. Es wurden Versuche mit Sojabohnen unter sechs Stufen von BPFD (60-310 µmol m-2 s-1) und konstanter PPFD (400 µmol m-2 s-1) durchgeführt. Pflanzenhöhe und Biomasse wurden verringert, das Blattmassenverhältnis wurde erhöht und der Anteil der Stängelbiomasse (Internodium plus Blattstiel), die in die Internodien verlagert wurde, nahm unter hoher BPFD ab.
Drei Sojabohnensorten wurden unter neun Lichtbehandlungen angebaut, um den Einfluss von R:FR und PPFD zu trennen. Die Internodienstreckung reagierte hauptsächlich auf niedrige PPFD mit einem additiven Effekt von niedrigem R:FR, während die Blattstielstreckung weitestgehend durch niedriges R:FR beeinflusst wurde.
Diese Arbeit zeigte, wie PPFD, BPFD und R:FR sowohl unabhängig als auch antagonistisch und synergistisch die Physiologie und Morphologie der Sojabohne beeinflussen. Der erhöhte Einblick in diese Reaktionen kann z.B. die Pflanzenzüchtung und die spektrale Optimierung im Indoor-Farming unterstützen. Außerdem wurden interessante und wichtige Ziele für die zukünftige Forschung identifiziert. Diese Versuche sollten physiologische Messungen zum tieferen Verständnis von Wechselwirkungen und zugrundeliegenden Mechanismen beinhalten.
Das entwickelte FSP-Modell der Sojabohne in einer virtuellen LED-Kammer stellt einen wichtigen Schritt dar, um die Vorteile der FSP-Modellierung durch Simulation verschiedener Szenarien zu nutzen
Decomposing a decomposition : within-country differences and the role of structural change in productivity growth
Get PDFIn this article, we investigate the relevance of structural change in country wide productivity growth considering within-country differences. For this purpose, we propose a two-step decomposition approach that accounts for differences among subnational units. To highlight the relevance of our procedure compared to the prevalent approach in the existing development literature (which usually neglects subnational differences), we show an application with data for the Mexican economy. Specifically, we contrast findings obtained from country-sector data on the one hand with those obtained from (more disaggregated) state-sector data on the other hand. One main insight is that the qualitative and quantitative results differ substantially between the two approaches. Our procedure reveals that structural change appeared to be growth-reducing during the period from 2005 to 2016. We show that this negative effect is driven mainly by the reallocation of (low-skilled) labor within subnational units