2013 research outputs found
Sort by
Genomic and microbial analyses of quantitative traits in poultry
Get PDFFeed and nutrient efficiency will become increasingly important in poultry production in the coming years. In addition to feed efficiency, particular attention is paid to phosphorus (P) in nonruminants. Especially growing animals have a high demand of P but through the low usability of plant-based P sources for nonruminants, mineral P is added to their feeds. Due to worldwide limited mineral P sources, the high environmental impact of P in excretions and high supplementation costs, a better utilization of P from feed components is required. Animals P utilization (PU) is known to be influenced by the host genetics and by gastrointestinal microbiota. The overall aim of this thesis was to investigate the relationships between host genetics, gastrointestinal microbiota composition and quantitative traits with the focus on PU and related traits in F2 cross Japanese quail (Coturnix japonica). Japanese quail represent a model species for agriculturally important poultry species.
In Chapter one, a genetic linkage map for 4k genome-wide distributed SNPs in the study design was constructed and quantitative trait loci (QTL) linkage mapping for performance as well as bone ash traits using a multi-marker regression approach was conducted. Several genome-wide significant QTL were mapped, and subsequent single marker association analyses were performed to find trait associated marker within the significant QTL regions. The analyses revealed a polygenic nature of the traits with few significant QTL and many undetectable QTL. Some overlapping QTL regions for different traits were found, which agreed with the genetic correlations between the traits. Potential candidate genes within the discovered QTL regions were identified and discussed.
Chapter two provided a new perspective on utilization and efficiency traits by incorporating gastrointestinal microbiota and investigated the links between host genetics, gastrointestinal microbiota and quantitative traits. We demonstrated the host genetic influences on parts of the microbial colonization localized in the ileum by estimating heritabilities and mapping QTL regions. From 59 bacterial genera, 24 showed a significant heritability and six genome-wide significant QTL were found. Structural equation models (SEM) were applied to determine causal relationships between the heritable part of the microbiota and efficiency traits. Furthermore, accuracies of different microbial and genomic trait predictions were compared and a hologenomic selection approach was investigated based on the host genome and the heritable part of the ileum microbiota composition. This chapter confirmed the indirect influence of host genetics via the microbiota composition on the quantitative traits.
Chapter three further extended the approaches to identify causalities from chapter two. Bayesian learning algorithms were used to discover causal networks. In this approach, microbial diversity was considered as an additional quantitative trait and analyzed jointly with the efficiency traits in order to model and identify their directional relationships. The detected directional relationships were confirmed using SEM and extended to SEM association analyses to separate total SNP effects on a trait into direct or indirect SNP effects mediated by upstream traits. This chapter showed that up to one half of the total SNP effects on a trait are composed of indirect SNP effects via mediating traits. A method for detecting causal relationships between microbial and efficiency traits was established, allowing separation of direct and indirect SNP effects.
Chapter four includes an invited review on the major genetic-statistical studies involving the gut microbiota information of nonruminants. The review discussed the analyses conducted in chapter one to three and places the analyses published in these chapters in the context of other statistical approaches. Chapter four completed the microbial genetic approaches published to date and discussed the potential use of microbial information in poultry and pig breeding.
The general discussion includes further results not presented in any of the chapters and discusses the general findings across the chapters.In der Geflügelproduktion wird die Futter- und Nährstoffeffizienz in den kommenden Jahren immer wichtiger werden. Neben der klassischen Futtereffizienz wird vor allem Phosphor (P) bei Nichtwiederkäuern eine besondere Rolle spielen. Nichtwiederkäuer haben hauptsächlich während der Wachstumsphase einen hohen P-Bedarf, der aufgrund der geringen Verwertbarkeit pflanzlicher P-Quellen, mittels mineralischen P in den Futterrationen ergänzt wird. Im Hinblick auf die weltweit begrenzten mineralischen P-Vorkommen, der hohen Umweltbelastung durch tierische P-Ausscheidungen und den hohen Kosten der Supplementierung, ist eine bessere Verwertung von P aus Futterkomponenten erforderlich. Es ist bekannt, dass die Phosphorverwertung (PU) durch die Genetik der Tiere und durch die gastrointestinale Mikrobiota beeinflusst wird. Ziel dieser Arbeit war es, die Beziehungen zwischen der Wirtsgenetik, der Zusammensetzung der gastrointestinalen Mikrobiota und quantitativen Merkmalen zu untersuchen. Hierbei lag der Schwerpunkt auf der PU der japanischen Wachtel (Coturnix japonica) als Modellspezies für landwirtschaftlich wichtige Geflügelarten. In den Analysen wurden japanische Wachteln einer F2-Kreuzung verwendet.
In Kapitel eins wurde eine genetische Kopplungskarte für 4k genomweit verteilte SNPs im Studiendesign erstellt und quantitative Merkmalsgenorte (QTL) Kopplungsanalysen für Leistungs- und Knochenaschemerkmale unter Verwendung eines Multimarker-Regressionsansatzes durchgeführt. Mehrere genomweit signifikante QTL-Regionen wurden kartiert, und mittels Einzelmarker-Assoziationsanalysen konnten merkmalsassoziierte Marker innerhalb der signifikanten QTL-Regionen gefunden werden. Die Analysen ergaben einen polygenen Charakter der Merkmale mit wenigen signifikanten QTL und vielen nicht nachweisbaren QTL. Einige sich für verschiedene Merkmale überschneidende QTL-Regionen konnten gefunden werden, was mit den genetischen Korrelationen zwischen den verwendeten Merkmalen übereinstimmte. Potenzielle Kandidatengene innerhalb der entdeckten QTL-Regionen wurden zudem identifiziert und diskutiert.
Kapitel zwei bot eine neue Perspektive auf Verwertungs- und Effizienzmerkmale durch die Einbeziehung der gastrointestinalen Mikrobiota als Informationsquelle. In diesem Kapitel wurde die Verbindungen zwischen Wirtsgenetik, Magen-Darm-Mikrobiota und quantitativen Merkmalen näher untersucht. Wir wiesen mittels geschätzten Heritabilitäten und kartierten QTL-Regionen die wirtsgenetischen Einflüsse auf Teile der im Ileum lokalisierten mikrobiellen Besiedlung nach. Von insgesamt 59 untersuchten Bakteriengattungen zeigten 24 eine signifikante Heritabilität und es wurden sechs genomweit signifikante QTL-Regionen gefunden. Unter der Verwendung von Strukturgleichungsmodellen (SEM) konnten kausale Beziehungen zwischen dem vererbbaren Teil der Mikrobiota und Effizienzmerkmalen bestätigt werden. Darüber hinaus wurden die Genauigkeiten verschiedener mikrobieller und genomischer Merkmalsvorhersagen verglichen und ein hologenomischer Selektionsansatz auf Grundlage des Wirtsgenoms und des vererbbaren Anteils der Zusammensetzung der Ileum-Mikrobiota untersucht. Dieses Kapitel bestätigte den indirekten Einfluss der Wirtsgenetik über die Zusammensetzung der Magen-Darm-Mikrobiota auf die untersuchten quantitativen Merkmale.
In Kapitel drei wurden die kausalen Ansätze aus Kapitel zwei weiter ausgebaut. Es wurden Bayessche Lernalgorithmen verwendet, um kausale Netzwerke zwischen verschiedenen Merkmalen zu entdecken. Bei diesem Ansatz wurde die mikrobielle Diversität als zusätzliches quantitatives Merkmal betrachtet und gemeinsam mit den Effizienzmerkmalen analysiert, um deren direktionale Beziehungen zu modellieren und zu ermitteln. Die zuvor ermittelten direktionalen Beziehungen wurden danach mittels SEM bestätigt und auf SEM-Assoziationsanalysen ausgedehnt. Die SEM-Assoziationsanalysen ermöglichten die Unterteilung totaler SNP-Effekte auf ein Merkmal in direkte oder indirekte SNP-Effekte, die durch vorgeschaltete Merkmale vermittelt werden. Dieses Kapitel zeigte, dass sich die totalen SNP-Effekte eines Merkmals bis zur Hälfte aus indirekten SNP-Effekten über vermittelnde Merkmale zusammensetzen können. Eine Methode zum Nachweis kausaler Beziehungen zwischen mikrobiellen und Effizienzmerkmalen wurde entwickelt.
Kapitel vier enthält eine Übersicht über die wichtigsten genetisch-statistischen Studien die Informationen zur Darm-Mikrobiota von Nichtwiederkäuern mit einbeziehen. Die Übersicht diskutiert die in den Kapiteln eins bis drei durchgeführten Analysen und stellt diese in den Kontext weiterer statistischer Ansätze. Kapitel vier vervollständigt die bisher veröffentlichten mikrobiologischen genetischen Ansätze in der Geflügel- und Schweinezucht.
Die allgemeine Diskussion enthält weitere Ergebnisse, die in keinem der Kapitel vorgestellt wurden und erörtert die allgemeinen Erkenntnisse in den einzelnen Kapiteln
Navigating work 4.0 : the intricacies of digital work, job outcomes and individual differences by examples of Baden-Wuerttembergs public administration
Get PDFThis dissertation, rooted in the VerDi project (digitalization of administration, German: VerwaltungsDigitalisierung), explores the broader impact of digitalization on administrative action in Baden-Wuerttembergs public administration. Adopting an interdisciplinary, individual-centric approach, it divides into two areas across seven manuscripts: 1) digital work (manuscripts 1-4) and 2) individual differences linked to digital work (manuscripts 5-7). The study introduces an original conceptual framework and the Digital Administrative Work (DiVa) questionnaire, designed to measure digital technology use. DiVa undergoes rigorous statistical refinement. From a multi-stakeholder perspective, the research offers an understanding of Good Administration essential for evaluating performance. The Job Demands-Resources (JD-R) model is adapted to align with modern digital administrative action. Beyond VerDi, the dissertation
delves into individual differences (Integrative Digital Agency (IDA)), enhancing job engagement and commitment. The IDA model underscores individual digital competence and affinity. The role of IDA in personnel development and selection is examined, spotlighting strategies to enhance digital skills. Employing a multifaceted methodological approach and robust statistical techniques, the dissertation stands as a notable contribution to behavioral public administration, emphasizing thorough, individual-centric interdisciplinary researchs relevance to both public and corporate sectors.Die vorliegende Dissertation, verfasst im Rahmen des Projekts VerDi (VerwaltungsDigitalisierung), untersucht die Auswirkungen der Digitalisierung auf das Verwaltungshandeln in der baden-württembergischen Verwaltung. Mit einem interdisziplinären, personenzentrierten Ansatz gliedert sie sich in zwei Bereiche, die sich auf sieben Manuskripte verteilen: 1) digitale Arbeit (Manuskripte 1-4) und 2) individuelle Unterschiede im Zusammenhang mit digitaler Arbeit (Manuskripte 5-7). Die Dissertation enthält ein konzeptionellen Rahmenmodell und korrespondierenden Fragebogen zur digitalen Verwaltungsarbeit (DiVa), mit dem die Nutzung digitaler Technologien gemessen werden kann. DiVa wird einer rigorosen statistischen Überprüfung unterzogen. Aus der Multi-Stakeholder-Perspektive bietet die Forschung ein Verständnis von guter Verwaltung, das für die Bewertung von Leistung wesentlich ist. Das Job Demands-Resources (JD-R)-Modell wird an das moderne digitale Verwaltungshandeln angepasst. Über VerDi hinaus befasst sich die Dissertation mit individuellen Unterschieden (Integrative Digital Agency (IDA)), um Engagement und Leistungsbereitschaft zu fördern. Das IDA-Modell unterstreicht die individuelle digitale Kompetenz und Affinität. Die Rolle von IDA in der Personalentwicklung und -Auswahl wird untersucht und Strategien zur Förderung digitaler Kompetenzen aufgezeigt. Die Dissertation, die einen vielschichtigen methodischen Ansatz und robuste statistische Techniken verwendet, stellt einen bedeutenden Beitrag zur behavioristischen öffentlichen Verwaltung dar und unterstreicht die Relevanz einer gründlichen, individuums-zentrierten interdisziplinären Forschung sowohl für den öffentlichen als auch den privaten Sektor
Towards sustainable chemical fertilizer management in China : from theory to farm household
Get PDFOver the past few decades, Chinas grain production has expanded drastically. On the one hand, this has eliminated food shortages and allowed China to feed its huge and still growing population. On the other hand, the rapid growth in grain productivity has come at a heavy cost. Excessive fertilizer use has led to a variety of negative consequences that threaten national food security and environmental sustainability. Since the 2010s, the Chinese government and academia have made considerable efforts to reduce the consumption of chemical fertilizers and improve nutrient management. These include a wide range of regulations to control or guide chemical fertilizer use, policies to eliminate subsidies for the fertilizer industry, and nationwide promotion of scientific fertilizer application methods. In response to these efforts, Chinas overall fertilizer application rate has been declining since 2016. However, China still applies far more fertilizers than its crops need, and the current crop Nitrogen Use Efficiency (NUE) and Phosphorus Use Efficiency (PUE) in China are both below the global average. Therefore, reducing dependence on chemical fertilizers for crop production and sustainably feeding a large population remains a key challenge for China.
This dissertation aims to contribute to sustainable nutrient management in China by providing a comprehensive and in-depth understanding of fertilizer use and management at the national, regional, farm and household levels. In the first study (Chapter 2), a systematic review of the historical development and current status of chemical fertilizer use and management in China at the national level is presented. In addition, fertilizer nutrient surpluses are estimated for 30 provinces in China and the regional and temporal variations are visualized. In the second study (Chapter 3), the relationship between fertilizer nutrient surpluses and the regional economy at the provincial level is examined within the framework of the Environmental Kuznets curve (EKC) hypothesis. A panel cointegration approach is employed, using time-series data from 1988 to 2019. In the third study (Chapter 4), the research focus is further narrowed to the farm household resolution. Using cross-sectional survey data from 774 maize-growing farms in northern China in 2019, the study investigates the role of farm characteristics, farmers knowledge, perceptions, and socioeconomic context in farmers fertilizer use strategies.
The studies confirm that by 2021, China has reached zero growth in fertilizer use and fertilizer nutrient surpluses at the national and regional level. However, regions with a high proportion of cash crops, such as the southeast coast and northwest, still suffer from high nutrient surpluses. Furthermore, in circa 2012, China has reached its EKC turning point between fertilizer nutrient surpluses and GDP per capita. With further economic growth, the fertilizer surpluses in most Chinese provinces will decrease, indicating a moderating of the tension between economic development and the environment. Looking at the farm and household level, the study shows that in northern China, small farms are more likely to overuse fertilizers in maize cultivation without further yield improvement. Current extension programs have had a positive impact on farmers fertilizer use strategies and environmental awareness; nevertheless, the coverage and effectiveness of trainings should be improved.
In summary, the dissertation identifies the following key factors that impede sustainable chemical fertilizer management in China: small farm size; regional economic dependence on cash crops; the large discrepancy between farmers practices and scientific production guidelines; and the shrinking and aging of Chinas rural labor force. To address these aspects, the dissertation proposes recommendations at the national strategic level, policy level and implementation level, respectively. The findings and recommendations of this dissertation can serve as a robust decision support and scientific basis for policy makers, stakeholders and researchers in the field of sustainable nutrient management in China.In den letzten Jahrzehnten ist die Getreideproduktion in China drastisch gestiegen. Einerseits hat dies die Nahrungsmittelknappheit beseitigt und China in die Lage versetzt, seine riesige und wachsende Bevölkerung zu ernähren. Andererseits wurde der rasche Anstieg der Getreideproduktivität mit einem hohen Preis bezahlt. Der übermäßige Einsatz von Düngemitteln führte zu einer Reihe negativer Konsequenzen, die die nationale Ernährungssicherheit und die ökologische Nachhaltigkeit bedrohen. Seit den 2010er Jahren haben die chinesische Regierung und die Wissenschaft erhebliche Anstrengungen unternommen, um den Einsatz von chemischen Düngemitteln zu reduzieren und das Nährstoffmanagement zu verbessern. Dazu gehören eine Vielzahl von Vorschriften zur Kontrolle und Steuerung des Einsatzes von chemischen Düngemitteln, Maßnahmen zur Abschaffung von Subventionen für die Düngemittelindustrie und die landesweite Förderung wissenschaftlicher Methoden zur Verwendung von Düngemitteln. In Folge dieser Bemühungen ist die Gesamtmenge des verwendeten Düngers in China seit 2016 rückläufig. Allerdings wird in China immer noch weit mehr Düngemittel ausgebracht als nötig und die derzeitige Stickstoffnutzungseffizienz (NUE) und Phosphornutzungseffizienz (PUE) in China liegen beide unter dem weltweiten Durchschnitt. Daher bleibt die Verringerung der Abhängigkeit von chemischen Düngemitteln für die Pflanzenproduktion und die nachhaltige Ernährung einer großen Bevölkerung eine zentrale Herausforderung für China.
Diese Dissertation soll einen Beitrag zum nachhaltigen Nährstoffmanagement in China leisten, indem sie einen umfassenden und tiefgehenden Einblick über den Düngemitteleinsatz und -management auf nationaler, regionaler, betrieblicher und Haushaltsebene gewährt. Die erste Studie (Kapitel 2) gibt einen systematischen Überblick über die historische Entwicklung und den derzeitigen Stand der Nutzung von chemischen Düngemitteln in China auf nationaler Ebene. Darüber hinaus werden die Düngeüberschüsse für 30 Provinzen in China berechnet und die regionalen und zeitlichen Schwankungen dargestellt. In der zweiten Studie (Kapitel 3) wird die Beziehung zwischen Düngemittelüberschüssen und der regionalen Wirtschaft auf Provinzebene im Rahmen der Umwelt-Kuznets-Kurve (EKC) Hypothese untersucht. Es wird ein Panel-Kointegrationsansatz mit Zeitreihendaten von 1988 bis 2019 verwendet. In der dritten Studie (Kapitel 4) wird der Forschungsschwerpunkt weiter auf die Ebene der landwirtschaftlichen Haushalte eingegrenzt. Unter Verwendung von Querschnittserhebungsdaten von 774 Maisbetrieben in Nordchina aus dem Jahr 2019 untersucht die Studie den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Einsatzstrategie von Düngemitteln wie betriebliche Merkmale, Wissen und Auffassungen der Landwirte und sozioökonomischer Kontext.
Die Studien bestätigen, dass China seit 2021 auf regionaler und nationaler Ebene ein Nullwachstum beim Düngemitteleinsatz und bei Düngemittelüberschüssen erreicht hat. Jedoch leiden Regionen deren Produktion einen hohen Anteil an Cash Crops aufweist, wie die Südostküste und der Nordwesten, immer noch unter hohen Düngemittelüberschüssen. Darüber hinaus hat China um das Jahr 2012 den EKC-Wendepunkt zwischen Düngemittelüberschüssen und BIP pro Kopf erreicht. Mit weiterem Wirtschaftswachstum werden die Düngemittelüberschüsse in den meisten chinesischen Provinzen abnehmen, was auf einen Nachlass des Spannungsverhältnisses zwischen wirtschaftlicher Entwicklung und Umwelt hindeutet. Beim Betrachten einzelner Betriebe und Haushalte zeigt die Studie, dass in Nordchina kleine Betriebe zum übermäßigen Verbrauch von Düngemittel, welcher sich nicht in Ertragssteigerungen widerspiegelt, neigen. Die derzeitigen Beratungsprogramme haben sich positiv auf die Strategien und das Umweltbewusstsein der Landwirte beim Düngemitteleinsatz ausgewirkt. Die Reichweite und Wirksamkeit von Schulungen sollte jedoch verbessert werden.
Zusammenfassend werden in der Dissertation die folgenden Schlüsselfaktoren identifiziert, die ein nachhaltiges Management chemischer Düngemittel in China behindern: geringe Betriebsgröße, regionale wirtschaftliche Abhängigkeit von Cash Crops, starke Diskrepanz zwischen den Praktiken der Landwirte und der wissenschaftlichen Produktionsrichtlinien sowie Chinas schrumpfende und alternde ländliche Arbeitskräfte. Um die oben genannten Probleme anzugehen, werden in dieser Dissertation Vorschläge für eine nationale Strategie, für die Politik und für deren Realisierung vorgetragen. Die Ergebnisse und Vorschläge dieser Dissertation können politischen Entscheidungsträgern, Interessengruppen und Forschern im Bereich des nachhaltigen Nährstoffmanagements in China als fundierte Entscheidungsgrundlage und wissenschaftliche Basis dienen
Process, structure and function relationship in ground meat
Get PDFGround beef has enjoyed high popularity with consumers because it is convenient to use and facilitates a rapid preparation of a large variety of different meals. In the production of ground meat, the particle size of the meat is systematically reduced, and the cell structures are partially disintegrated. Ideally, the original cellular meat or fat structure is preserved as much as possible so that important quality attributes are optimized. However, the effect of varying conditions and parameters in modern processes on the quality of ground meat has not yet been investigated in detail. According to the current German Leitsätze für Fleisch und Fleischerzeugnisse, hamburgers must not contain more than 20 Vol.% of non-intact cell structures to be sold without further declaration. Therefore, this work aimed to identify process, structure, and function relationships in ground meat production to facilitate a gentler processing of in particular hamburgers. To investigate these effects systematically, a standardized production method for hamburgers was developed and a pilot plant scale meat grinder was set up with the possibility to record process-relevant data.
The relationship between the structure and functionality of ground meat was investigated using a model system with increasing amounts of added meat batter to simulate changes in meat structure due to cell disintegration. A new term, i.e., the amount of non-intact cells (ANIC), was introduced to quantify the amount of disintegrated meat cells during processing. It was shown that changes in the structure due to a higher or lower ANIC resulted in altered physicochemical and functional properties of the ground meat system.
The effect of frozen meat content and temperature on the structure and function of hamburgers was investigated to verify the above-obtained correlation to an application-relevant setting. As the specific cutting resistance is significantly higher in frozen than in chilled meat, it was assumed, that the impact on the ground meats structure and function differed accordingly. Indeed, this could be verified.
In hamburger manufacturing, it is common practice to re-fed imperfectly molded patties, e.g., in a frozen, coarsely crushed state. In contrast to those findings, the use of up to 20 % re-fed material in hamburger manufacturing did not result in any noticeable differences as neither the specific mechanical energy input (SME) nor the ANIC was significantly changed.
It was thus demonstrated, that some raw material variations can have an impact on both structure and function of hamburgers. Especially, temperature effects and associated changes in the cutting resistance of the raw material had the strongest influence on structure and function of ground meat. However, if structural differences were found, they were not sufficient to manifest in differences in sensory evaluation. This means that the consumer perception and thus the quality of the hamburger was not influenced.
The process parameters and their impact on the structure and function of hamburgers were studied by investigating the impact of the four main processing steps pre-grinding, mixing, grinding, and forming. An increased ANIC was determined with progressive processing, whereby the grinding steps accounted for the strongest increase. Mixing and forming were of minor importance for structural and functional changes.
By varying the cutting set parameters, the influence of the cutting set compositions on the structure and function of hamburgers was assessed. The SME and the ANIC increased if more cutting levels were used due to higher shear stress applied to the meat. However, the hole plate properties did cause no or only negligible changes in the ANIC and SME. Although an impact of the cutting set composition on the structure could be found, no or only marginal effects on the function and the sensory and optical quality of the hamburgers were found.
It can therefore be concluded that the shear forces acting on the meat during grinding have the strongest influence on the structure and function of beef. By reducing the acting shear forces, the grinding can be designed to be gentler resulting in lower ANIC. Despite the influence on the process-control (SME, pressure, torque) and the structural parameters (ANIC), it needs to be emphasized that the influence on the function and quality of the hamburgers is small in application-relevant ranges. In application-relevant ranges this relationship is only slightly pronounced. Comparable results were found, as raw material variations only partially caused structural, functional, and quality effects in the hamburgers. This in turn means that changes in structure cannot always be linked to a shift in perceived quality. In order to carry out an integrated evaluation of the product, structural parameters and quality parameters must be defined, assessed separately, and merged into a combined overall sample assessment.Aufgrund des niedrigen Preises und der Vielseitigkeit ist Hackfleisch seit jeher eines der beliebtesten Rindfleischprodukte. Bei der Herstellung von Hackfleisch wird die Partikelgröße des Fleisches gezielt verringern und die Zellstrukturen teilweise aufgebrochen. In den deutschen Leitsätzen für Fleisch und Fleischerzeugnisse ist spezifiziert, dass Hamburger nicht mehr als 20 Vol.% an nicht intakten Zellstrukturen enthalten dürfen, um ohne weitere Änderung der Deklaration verkauft werden zu können. Ziel dieser Arbeit war es, einen Zusammenhang zwischen Prozess, Struktur und/oder Funktion der Hackfleischprodukte mit Fokus auf die Hamburgerherstellung zu identifizieren. Um die Einflüsse systematisch zu untersuchen, wurde ein standardisiertes Herstellungsverfahren für Hamburger definiert und ein Fleischwolf mit der Möglichkeit zur Aufzeichnung prozessrelevanter Daten entwickelt.
Um grundlegende Kenntnisse über die Systemeigenschaften von Hackfleisch zu gewinnen, wurde ein Modellsystem mit steigendem Anteil an brätartiger Fleischmasse erstellt, um eine Veränderung der Fleischstruktur durch Zelldesintegration zu simulieren. Der Begriff des Anteils nicht intakter Zellen (engl. Amount of non-intact cells, ANIC) wurde als Maß für die Menge der während der Verarbeitung desintegrierten Fleischzellen definiert. Es wurde gezeigt, dass Veränderungen in der Struktur zu veränderten physikochemischen und funktionellen Eigenschaften des Hackfleischsystems führten.
Durch die Variation von Gefrierfleischanteil und temperatur wurde der Eunfluss von Rohmaterialeigenschaften auf die Struktur und Funktionalität von Hackfleisch und Hamburgern untersucht. Da der spezifische Schneidewiderstand bei gefrorenem Fleisch höher ist als bei gekühltem Fleisch, wurde eine Struktur- und Funktionalitätsveränderung des Hackfleisches erwartet, was bestätigt werden konnte.
Bei der Herstellung von Hamburgern werden Produkte, die äußerliche Mängel aufweisen, in gefrorenem, grob zerkleinertem Zustand dem Prozess wieder zugeführt. Im Gegensatz zu den vorherigen Erkenntnissen führte die Verwendung von bis zu 20 % rückgeführtem Material bei der Herstellung von Hamburgern zu keinen nennenswerten Unterschieden, da weder der SME noch der ANIC beeinflusst wurden.
Somit wurde gezeigt, dass einige Rohstoffvariationen einen Einfluss auf die Struktur und die Funktionalität von Hamburgern haben können. Vor allem Temperatureffekte und damit verbundene Änderungen des Schneidewiderstands hatten den stärksten Einfluss.
Desweitern wurden die Prozessparameter und deren Einfluss auf die Struktur und Funktionalität der Hamburger untersucht, wie z.B. die Auswirkungen der vier Hauptverarbeitungsschritte Vorwolfen, Mischen, Wolfen und Formen. Dabei nahm der ANIC mit fortschreitender Verarbeitung zu, wobei das erste und zweite Wolfen den stärksten Anstieg bewirkten. Mischen und Formen waren für die strukturellen und funktionellen Veränderungen von geringer Bedeutung. Es konnte somit gezeigt werden, dass ein Zusammenhang zwischen den wirkenden mechanischen Kräften, der Struktur und Funktionalität besteht.
Durch die Variation der Schneidsatzzusammensetzung konnte der Einfluss des Schneidsatzes auf die Struktur und Funktionalität der Hamburger untersucht werden. Es konnte gezeigt werden, dass SME und ANIC zunahmen, wenn mehr Schneideebenen verwendet wurden. Der Winkel der Bohrlöcher sowie die Lochgröße der mittleren Lochplatte verursachten jedoch keine oder nur geringe Veränderungen bei ANIC und SME. Obwohl ein Einfluss der Schneidsatzzusammensetzung auf die Struktur festgestellt werden konnte, wurden nur geringfügige Auswirkungen auf die Funktionalität und die sensorische und optische Qualität der Hamburger ermittelt. Dies deutet darauf hin, dass weniger Schneideebenen zu einer schonenderen Verarbeitung führen.
Es kann daher geschlossen werden, dass die Scherkraft, die während des Wolfens auf das Fleisch einwirkt, den stärksten Einfluss auf die Struktur und Funktionalität von Rinderhackfleisch hat. Wird die Scherkraft reduziert, führt das schonendere Wolfen zu geringeren Mengen an nicht intakten Zellen (ANIC). Trotz des Einflusses auf die Prozesssteuerung und die Strukturparameter ist hervorzuheben, dass der Einfluss auf die Funktionalität und sensorischen Qualität der Hamburger in anwendungsrelevanten Bereichen gering ist. In den für die Anwendung relevanten Grenzen ist dieser Zusammenhang nur gering ausgeprägt. Vergleichbare Ergebnisse wurden ermittelt, da Rohstoffvariationen nur teilweise strukturelle, funktionelle und qualitative Auswirkungen in den Hamburgern verursachten. Dies wiederum bedeutet, dass Veränderungen in der Struktur nicht immer mit einer Veränderung der Qualität und der Verbraucherwahrnehmung in Verbindung gebracht werden können. Um eine ganzheitliche Bewertung des Produkts vorzunehmen, sollten Strukturparameter und Qualitätsparameter getrennt betrachtet und zu einer Gesamtbewertung der Probe zusammengeführt werden
Prices, governance challenges and contracts in scaling of biofortification
Get PDFMicronutrient deficiency remains a global health challenge, especially in developing countries, despite government and development partners programs, numerous policies, and interventions to decrease its prevalence. Micronutrient deficiency adversely affects pregnancy, child growth, disease susceptibility, and cognitive development. Populations suffer from deficiencies due to low intake of micronutrients such as iron, zinc, vitamin A and iodine in their diets. Therefore, many interventions and policies have aimed at increasing the intake of micronutrients by the target populations. Some of these interventions include fortification, that is to increase the micronutrient content of foods or condiments, biofortification which entails breeding staple crops with higher content of bioavailable micronutrients, supplementation, and dietary diversity.
These interventions face numerous challenges to scale to larger populations mainly because of behavioural attributes, prices, and governance challenges. The importance of prices stretches from academia to policymakers because of its substantial impact on the consumption behaviour of poor households affecting micronutrient intake. Existing literature on prices concentrated on the cost of micronutrient-dense foods compared to starchy staple foods and the price change for different food items. The second challenge in the scaling of interventions is governance challenges. Governance challenges exist in formal and informal institutions affecting the value chain for biofortified seeds or foods. These challenges jeopardize positive development outcomes and may as well pose significant obstacles to scaling the use of biofortified seed and food. Lastly, there has been a growing focus on the involvement of aggregators, processors, and retailers in the development of food value chains in low-income countries, yet the role of supply contracts is unknown. The objectives of this thesis are threefold: 1) to estimate the long-term trends in prices and volatility of micronutrient-dense food as opposed to starchy staple food and derive hypotheses for factors that might have contributed to the observed divergence in the past long-term growth of prices of micronutrient-dense versus starchy food 2) to identify the governance challenges facing farmers, seed multipliers, aggregators, processors, and retailers as one of the scaling pathways and empirically test one pathway to address the governance challenge in Uganda and 3) to determine the distribution and performance of aggregators, retailers, and processors in Nigerias vitamin A food value chain.
This cumulative thesis has three papers. The first paper seeks to answer as main question: Do prices of micronutrient-dense food commodities grow faster than prices of starchy staple food items. The second paper poses the following as its main question: What are the governance challenges in scaling biofortified crops. The third paper addresses the question of which factors determine the distribution and performance of aggregators, processors, and retailers in the development of value chains for staple food crops.
In the first paper, we used the autoregressive and panel autoregressive distributed lag models to analyze the trends in relative prices and the effects of income growth. The data set was price data for micronutrient and calorie-dense foods from FAO STAT-GIEWS, IMF, and the World Bank. The results showed that micronutrient-dense food prices in real terms grew on average by 0.03% per month more than starchy staple food prices, with the expectation of a 12% growth gap in the next 30 years. The volatility of micronutrient-dense food items exceeds starchy staple foods in most domestic markets. Also, the prices of micronutrient-dense foods were more volatile in international markets than in most developing countries. Income growth in developing countries is hypothesized to be one of the factors that contributed to the faster growth in demand for and, therefore, prices of micronutrient-dense food commodities. Other factors, such as the growth in the production of staple foods may have caused price trends to persist.
After having presented evidence that prices of micronutrient-dense foods have grown faster in the past 30 years, and if this trend continues, interventions for scaling biofortification, among others, will gain importance for eradicating hidden hunger. In the second paper, we provide insights into the governance challenges of biofortification in Uganda. This paper aims to identify the governance challenges facing farmers, seed multipliers, aggregators, processors, and retailers as one of the scaling pathways and empirically test one pathway to address the governance challenge. This pathway was information provision through training. We used a Process Net-Map to elicit information from respondents regarding processes, actors, and challenges in the food value chain of biofortified crops. The Process Net-Map involves the identification of actors, their roles, their influence on the scaling of biofortification and challenges in the processes. The field lab experiment was used to collect data on the effect of information provision on the identification of iron beans. We analysed the data from field lab experiments through a correlated random effects model. The results demonstrate that vine multipliers face challenges in the supply of vines, and households face a trade-off between allocating land for orange-fleshed potatoes and other varieties. In addition, the value chain actors adulterate iron beans while consumers are unwilling to pay a premium for orange-fleshed sweet potato roots and iron bean grains. These challenges may result from information asymmetry, merit goods, collective action, and free riding. Though information provision can improve the identification of iron beans, its effect was insignificant as from the field lab experiments. Increasing access to biofortified seed through subsidies would increase the production of biofortified crops that would saturate the markets. Creating awareness of the importance of nutritious products would enable consumers to pay for biofortified seeds and food.
The third paper provides evidence on factors determining the distribution and performance of aggregators, retailers, and processors in Nigerias vitamin A food value chain. We used data collected by HarvestPlus to assess the outcome indicators, including throughput, sales, prices, variable costs and contracts for vitamin A cassava and maize. We used the spatial distributed lag model to determine factors that affect the distribution of aggregators, retailers and processors and the correlated random effects model to assess the role of contracts on their performance. We find that infrastructural and supply variables do not influence the location of aggregators, retailers, and processors. Out of the demand variables (population density, ownership of livestock and literacy rates, price of Garri-cassava flour), only the price of Garri and livestock ownership influenced the location of aggregators, retailers, and processors. Contracts seem to reduce the cost per kilogram for aggregators while insufficiently affecting the costs of retailers and processors. Contracts are also associated with improving the profits of retailers and aggregators.
The main policy recommendations emanating from the findings of this thesis are: 1) governments need to adopt policies that enhance nutrition-sensitive interventions such as supplementation, fortification, dietary diversity, and biofortification 2) employ subsidies to increase the production of biofortified crops while creating awareness on the importance of nutritious products in the scaling of biofortified crops and 3) create enabling environments so that aggregators, retailers and processors can engage in contracts with farmers.Mikronährstoffmangel stellt nach wie vor ein globales Gesundheitsproblem dar, vor allem in Entwicklungsländern, trotz zahlreicher Maßnahmen, Interventionen und Programmen von Regierungen und Entwicklungsorganisationen zur Reduzierung der Verbreitung. Mikronährstoffmangel wirkt sich negativ auf die Schwangerschaft, das Wachstum des Kindes, die Anfälligkeit für Krankheiten und die kognitive Entwicklung aus. Eine Bevölkerung leidet unter Mikronährstoffmangel, weil sie zu wenig Eisen, Zink, Vitamin A und Jod mit der Nahrung aufnimmt und die Mikronährstoffe aus den Darmwänden entweichen. Daher zielen viele Interventionen und Maßnahmen darauf ab, die Aufnahme von Mikronährstoffen zu erhöhen. Einige dieser Maßnahmen umfassen 1) die Anreicherung; die Erhöhung des Mikronährstoffgehalts von Lebensmitteln oder Zutaten, 2) die Biofortifikation, die Züchtung von Grundnahrungsmitteln mit höherem Mikronährstoffgehalt, und 3) die Supplementierung, die Einnahme von Kapseln oder Nahrungsmitteln, die die Vielfalt der Mikronährstoffe und der Ernährung erhöhen sollen.
Diese Maßnahmen stehen vor zahlreichen Herausforderungen bei der Ausweitung auf größere Bevölkerungsgruppen, vor allem aufgrund von Verhaltensmerkmalen, Preisen und Governance-Problemen. Die Bedeutung der Preise reicht von der Wissenschaft bis hin zu politischen Entscheidungsträgern, da sie das Konsumverhalten armer Haushalte und damit die Aufnahme von Mikronährstoffen erheblich beeinflussen. Die vorhandene Literatur über Preise konzentriert sich auf die Kosten von Nahrungsmitteln mit hohem Mikronährstoffgehalt im Vergleich zu stärkehaltigen Grundnahrungsmitteln und auf die Preisveränderungen bei verschiedenen Nahrungsmitteln. Die zweite Herausforderung bei der Skalierung von Interventionen sind Governance-Probleme. Diese bestehen bei formellen und informellen Institutionen, die zur Wertschöpfungskette für biofortifiziertes Saatgut oder Nahrungsmittel beitragen. Diese Herausforderungen gefährden positive Entwicklungsergebnisse und können auch erhebliche Hindernisse für die Ausweitung der Verwendung von biofortifiziertem Saatgut und Nahrungsmitteln darstellen. Schließlich wurde die Beteiligung von Aggregatoren, Verarbeitern und Einzelhändlern an der Entwicklung von Nahrungsmittelwertschöpfungsketten in Ländern mit niedrigem Einkommen immer stärker in den Mittelpunkt gerückt, doch die Rolle von Lieferverträgen ist unbekannt.
Vor diesem Hintergrund sind die Ziele dieser Arbeit dreifach: 1) Abschätzung der langfristigen Trends bei Preisen und Preisvolatilität von mikronährstoffreichen Nahrungsmitteln im Vergleich zu stärkehaltigen Grundnahrungsmitteln und Ableitung von Hypothesen zu Faktoren, die zu der beobachteten Divergenz in der langfristigen Preisentwicklung von mikronährstoffreichen und stärkehaltigen Nahrungsmitteln in der Vergangenheit beigetragen haben könnten. 2) Identifizierung der Governance-Probleme, mit denen Landwirte, Saatgutmultiplikatoren, Aggregatoren, Verarbeitern und Einzelhändlern konfrontiert sind, und Skalierungspfade empirisch zu testen, um die Governance-Herausforderung zu adressieren in Uganda, und 3) die Verteilung und Leistung von Aggregatoren, Einzelhändlern und Verarbeitern in Nigerias Vitamin-A-Nahrungsmittel-Wertschöpfungskette zu bestimmen.
Diese kumulative Arbeit besteht aus drei wissenschaftlichen Artikeln. Der erste Artikel versucht die Frage zu beantworten, ob die Preise für mikronährstoffreiche Nahrungsmittel schneller als die Preise für stärkehaltige Grundnahrungsmittel steigen. Der zweite Artikel wirft die Frage auf, was die Herausforderungen für die Governance bei der Vermarktung biofortifizierter Nutzpflanzen sind. Der dritte Beitrag befasst sich mit der Frage, welche Faktoren die Verteilung und Leistung von Aggregatoren, Verarbeitern und Einzelhändlern bei der Entwicklung von Wertschöpfungsketten für Grundnahrungsmittel bestimmen.
Im ersten Beitrag verwenden wir autoregressive und Panelmodelle mit autoregressiver verteilter Verzögerung, um die Entwicklung der relativen Preise und die Auswirkungen des Einkommenswachstums zu analysieren. Als Datensatz dienen Preisdaten für mikronährstoff- und kaloriendichte Nahrungsmittel von FAO STAT-GIEWS, dem Internationalen Währungsfonds und der Weltbank. Die Ergebnisse zeigen, dass die realen Preise für mikronährstoffreiche Nahrungsmittel im Durchschnitt um 0,03 % pro Monat stärker stiegen als die Preise für stärkehaltige Grundnahrungsmittel, wobei in den nächsten 30 Jahren ein Wachstumsgefälle von 12 % zu erwarten ist. Die Preisvolatilität von mikronährstoffreichen Nahrungsmitteln übersteigt die von stärkehaltigen Grundnahrungsmitteln auf den meisten Binnenmärkten. Auch waren die Preise für mikronährstoffreiche Lebensmittel auf den internationalen Märkten volatiler als in den meisten Entwicklungsländern. Es wird angenommen, dass das Einkommenswachstum in den Entwicklungsländern einer der Faktoren ist, die zum schnelleren Anstieg der Nachfrage nach mikronährstoffreichen Nahrungsmitteln und damit auch der Preise beigetragen haben. Andere Faktoren, wie die Zunahme der Produktion von Grundnahrungsmitteln, könnten dazu geführt haben, dass der Preistrend anhält.
Nachdem wir den Nachweis erbracht haben, dass die Preise für mikronährstoffreiche Lebensmittel in den letzten 30 Jahren schneller gestiegen sind, und für den Fall, dass sich dieser Trend fortsetzt, werden unter anderem Maßnahmen zur Ausweitung der Biofortifikation für die Beseitigung von verstecktem Hunger an Bedeutung gewinnen. Im zweiten Beitrag geben wir einen Einblick in die Governance-Herausforderungen der Biofortifikation in Uganda. Dieser Artikel zielt darauf ab, die Governance-Herausforderungen für Landwirte, Saatgutvermehrer, Aggregatoren, Verarbeiter und Einzelhändler als einen der Skalierungspfade zu identifizieren und einen Pfad zur Bewältigung der Governance-Herausforderungen empirisch zu testen. Dieser Pfad war die Bereitstellung von Informationen durch Trainings. Wir verwenden die Process Net-Map-Methode, um von den Befragten Informationen über Prozesse, Akteure und Herausforderungen in der Wertschöpfungskette biofortifizierter Nutzpflanzen zu erhalten. Die Process Net-Maps beinhalten die Identifizierung von Akteuren, deren Rollen, deren Einfluss auf die Skalierung der Biofortifikation und Herausforderungen in den Prozessen. Ein Feld-Experiment wurde genutzt, um Daten über die Auswirkungen der Informationsbereitstellung auf die Identifizierung von Eisen-biofortizifierten Bohnen zu sammeln. Wir analysierten die Daten aus den Experimenten mithilfe eines Regressionsmodells mit korrelierten Zufallseffekten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Multiplikatoren von Süßkartoffelstecklingen mit Problemen bei der Versorgung mit Stecklingen konfrontiert sind und die Haushalte einen Kompromiss zwischen der Zuteilung von Land für biofortizifierte orangefarbene Süßkartoffeln und anderen Sorten eingehen müssen. Darüber hinaus verfälschen die Akteure der Wertschöpfungskette Eisen-biofortizifierten Bohnen, während die Verbraucher:innen nicht bereit sind, einen Aufpreis für biofortifizierte Bohnen zu zahlen. Diese Herausforderungen können auf Informationsasymmetrie, meritorische Güter, kollektives Handeln und Trittbrettfahren zurückzuführen sein. Obwohl die Bereitstellung von Informationen die Identifizierung von Eisen-biofortizifierten Bohnenverbessern kann, war ihr Effekt unbedeutend, wie die Feldexperimente zeigten. Ein verbesserter Zugang zu biofortifiziertem Saatgut durch Subventionen würde den Anbau biofortifizierter Nahrungsmittel erhöhen, was zu einer Sättigung der Märkte führen würde. Die Schaffung eines Bewusstseins für die Bedeutung nährstoffreicher Produkte würde Zahlungsbereitschaft von Verbraucher:innen erhöhen.
Der dritte Beitrag liefert Erkenntnisse über die Faktoren, die die Verteilung und Leistung von Aggregatoren, Einzelhändlern und Verarbeitern in der nigerianischen Vitamin-A-Nahrungsmittelwertschöpfungskette bestimmen. Wir verwenden jährliche Daten, die von HarvestPlus erhoben werden, um die Ergebnisindikatoren zu bewerten, einschließlich Durchsatz, Verkäufe, Preise, variable Kosten und Verträge für Vitamin-A-Maniok und -Mais. Wir verwenden ein Spatial-Distributed-Lag-Modell, um die Faktoren zu bestimmen, die sich auf die Verteilung von Aggregatoren, Einzelhändlern und Verarbeitern auswirken, und ein Modell mit korrelierten Zufallseffekten, um die Rolle von Verträgen auf ihre Leistung zu bewerten. Wir stellen fest, dass Infrastruktur- und Angebotsvariablen keinen Einfluss auf den Standort von Aggregatoren, Einzelhändlern und Verarbeitern haben. Von den Nachfragevariablen (Bevölkerungsdichte, Viehbesitz und Alphabetisierungsrate, Preis für Maniokmehl) beeinflussten nur der Preis für Maniokmehl und der Viehbesitz den Standort von Aggregatoren, Einzelhändlern und Verarbeitern. Verträge scheinen die Kosten pro Kilogramm für die Aggregatoren zu senken, während sie die Kosten der Einzelhändler und Verarbeiter nur unzureichend beeinflussen. Verträge werden auch mit einer Verbesserung der Gewinne von Einzelhändlern und Aggregatoren in Verbindung gebracht.
Die wichtigsten politischen Empfehlungen, die sich aus den Ergebnissen dieser Arbeit ergeben, sind: Die Regierungen müssen 1) Maßnahmen ergreifen, die Nahrungsergänzung, Anreicherung, Ernährungsvielfalt und ernährungssensible Interventionen wie die Biofortifikation fördern, 2) Subventionen einsetzen, um den Anbau biofortifizierter Nahrungsmittel zu steigern, und gleichzeitig ein Bewusstsein für die Bedeutung nahrhafter Produkte bei der Ausweitung biofortifizierter Nahrungsmittel schaffen, und 3) ein günstiges Umfeld schaffen, damit Aggregatoren, Einzelhändler und Verarbeiter Verträge mit Landwirten abschließen können
A computational study on the effects of the organizational structures on the risk of different types of banking groups
Get PDFIn this dissertation, two theoretical models are used to compare centralized and decentralized banking structures. In the first approach, the problem for both banks is to choose an expansive or restrictive credit policy without having complete knowledge of the state of the overall and local economies. Observing and appraising verifiable information (hard information) is the benefit of the centralized banks, whereas considering unverifiable information (soft information) about the local economies, so-called soft signals, is the important asset of the decentralized banks. To compare two banking systems, the risk-return trade-off method is used to determine which type of banking system might have better performance. Although the overestimation of the local economy may have a negative impact, this soft signal has a quite positive impact on risk measures in general. As a result, decentralized bank managers are better at detecting bad loans in their banks. In addition, because small banks have less bureaucracy, the borrower can obtain credit more effortlessly and swiftly. In the second approach, a theoretical bank run model based on Chari and Jagannathan (1988) is developed by implementing a cheap talk game to compare banking structures during bank shocks when managers communicate strategically with depositors to prevent non-efficient bank runs. These two banks behaved considerably differently in the local economy, and this issue is directly tied to regional culture. The limitation of punishment in the legal system incentivizes the management system in centralized banks at some point to be cunning. Consequently, based on the modified model, the higher the punishment or the lower the salary, the less likely the manager is to be persuaded to lie. On the other hand, in small banks, trust and soft information between bank management and depositors protect inefficient bank runs. A decentralized banking system can improve the financial systems credibility by mitigating undesirable shocks during times of crisis. Hence, having decentralized banks in the banking structure increases the depositors welfare.In dieser Dissertation werden zwei theoretische Modelle verwendet, um zentralisierte und dezentralisierte Bankenstrukturen zu vergleichen. Im ersten Ansatz besteht das Problem für beide Banken darin, sich für eine expansive oder restriktive Kreditpolitik zu entscheiden, ohne vollständige Kenntnisse über den Zustand der gesamten und der lokalen Wirtschaft zu haben. Die Beobachtung und Bewertung überprüfbarer Informationen (hard Informationen) ist der Vorteil der zentralisierten Banken, während die Berücksichtigung nicht überprüfbarer Informationen (soft Informationen) über die lokalen Volkswirtschaften, so genannte weiche Signale, der wichtige Vorteil der dezentralisierten Banken ist. Um zwei Bankensysteme miteinander zu vergleichen, wird die Methode des Risiko-Rendite-Trade-Offs verwendet, um festzustellen, welche Art von Bankensystem die bessere Leistung aufweist. Obwohl sich die Überschätzung der lokalen Wirtschaft negativ auswirken kann, hat dieses weiche Signal einen recht positiven Einfluss auf die Risikokennzahlen im Allgemeinen. Infolgedessen sind dezentralisierte Bankmanager besser in der Lage, faule Kredite in ihren Banken zu erkennen. Da kleine Banken weniger Bürokratie haben, kann der Kreditnehmer außerdem müheloser und schneller einen Kredit erhalten. Im zweiten Ansatz wird ein theoretisches Bank-Run-Modell auf der Grundlage von Chari und Jagannathan (1988) entwickelt, indem ein "cheap talk game" eingeführt wird, um die Bankstrukturen während eines Bankschocks zu vergleichen, wenn die Manager strategisch mit den Einlegern kommunizieren, um einen ineffizienten Bank-Run zu verhindern. Diese beiden Banken verhielten sich in der lokalen Wirtschaft sehr unterschiedlich, und dieses Problem ist direkt mit der regionalen Kultur verbunden. Die Beschränkung der Bestrafung im Rechtssystem gibt dem Managementsystem in zentralisierten Banken einen gewissen Anreiz, gerissen zu sein. Je höher die Strafe oder je niedriger das Gehalt, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Manager zur Lüge überredet wird, so das modifizierte Modell. Andererseits schützen in kleinen Banken Vertrauen und weiche Informationen zwischen der Bankleitung und den Einlegern vor ineffizienten Bank-Runs. Ein dezentrales Bankensystem kann die Glaubwürdigkeit des Finanzsystems verbessern, indem es unerwünschte Schocks in Krisenzeiten abmildert. Dezentrale Banken in der Bankenstruktur erhöhen also den Wohlerhalt der Einleger
Leidenschaft und Performanz im Unternehmertum von Kreativschaffenden
Get PDFDie Kultur- und Kreativwirtschaft ist geprägt von Menschen, deren Leidenschaft für eine kreative Arbeit den Beginn einer selbständigen oder unternehmerischen Tätigkeit darstellt. Dabei kommt es häufig zu Konflikten zwischen der eigenen Leidenschaft, den unternehme-rischen Anforderungen und dem persönlichem Lebensumfeld. Anderseits können sich Le-ben, Leidenschaft und Unternehmertum auch positiv ergänzen und die Herausbildung einer umfassenden unternehmerischen Leidenschaft begünstigen, die wiederum unternehmeri-sche Performanz fördert. Dieser Research Brief stellt die aktuellen Forschungsergebnisse zu Leidenschaft von kreativschaffenden Unternehmern dar und zeigt, wie die gewonnenen Erkenntnisse in der Praxis und in der Entrepreneurship-Ausbildung genutzt werden können
Consumer prices : effects of learning algorithms and pandemic-related policy measures
Get PDFWhen it comes to product prices, two major topics have dominated the public debate in recent years: One is pricing with the help of artificial intelligence, and the other is the price level, which has risen more than usual with the onset of the COVID-19 pandemic. Higher prices create a loss of consumer surplus and possibly total welfare, which is the reason this topic has become ubiquitous in political discussions. This dissertation contributes to the debate by extending the existing literature on algorithmic pricing, which is said to facilitate personalized pricing, as well as collusive behavior and to enhance the general understanding of how government measures enforced during the COVID-19 pandemic contributed to (short-time) price developments. Thereby, the first part of the thesis addresses the concern that tacit collusion might occur if firms employ learning algorithms, as several simulation studies have demonstrated that algorithms using reinforcement learning are able to coordinate their pricing behavior and, as a result, achieve a collusive outcome without having been programmed for it. We discuss several conceptual challenges as well as challenges in the real-world application of algorithms and show by or own simulations that resulting market prices strongly depend on the type of algorithm or heuristic that is used by the firms to set prices. In the subsequent part of the thesis we examine how a self-learning pricing algorithm performs when faced with inequity-averse consumers. From our simulations we can conclude that consumers sense of fairness, which have prevented firms from engaging in price discrimination in the past years, can be incorporated into firms pricing decisions with the help of learning algorithms, making differential pricing strategies more feasible. The discussion surrounding the above-average price levels in many countries during the COVID-19 pandemic is extended in the third part of the thesis. We present empirical evidence for the impact of government-imposed restrictions and, as a consequence of their enforcement, reduced mobility on consumer prices during the COVID-19 pandemic. We show that the stringency of government measures had a positive and significant impact on consumer prices mainly in the food sector, which means that more stringent measures induced higher consumer prices in these categories.Beim Thema Verbraucherpreise haben in den letzten Jahren vor allem zwei große Themen die öffentliche Debatte dominiert: Zum einen die Preisgestaltung mit Hilfe künstlicher Intelligenz und zum anderen das hohe Preisniveau, welches mit dem Ausbruch der COVID-19-Pandemie stärker als üblich angestiegen ist. Höhere Preise führen zu einem Verlust an Konsumentenrente und möglicherweise auch an Gesamtwohlfahrt, weshalb dieses Thema in der politischen Diskussion allgegenwärtig wurde. Die Dissertation leistet einen Beitrag zu dieser Debatte, indem sie die vorhandene Literatur zu algorithmischer Preisbildung erweitert, von der angenommen wird, dass sie eine personalisierte Preisbildung sowie kollusives Verhalten begünstigt, und indem sie das allgemeine Verständnis dafür verbessert, wie die während der COVID-19-Pandemie durchgesetzten staatlichen Maßnahmen zur (kurzfristigen) Preisentwicklung beigetragen haben. Der erste Teil der Arbeit befasst sich mit den Befürchtungen, dass es zu stillschweigenden Absprachen kommen könnte, wenn Unternehmen lernende Algorithmen einsetzen, da mehrere Simulationsstudien gezeigt haben, dass Algorithmen, die sogenanntes Reinforcement Learning einsetzen, in der Lage sind, ihr Preisverhalten zu koordinieren und infolgedessen ein kollusives Ergebnis zu erzielen, ohne dafür programmiert worden zu sein. Wir erörtern verschiedene konzeptionelle Herausforderungen sowie Hürden bei der realen Anwendung von Algorithmen und zeigen anhand eigener Simulationen, dass die resultierenden Marktpreise stark von der Art des Algorithmus oder der Heuristik abhängen, die von den Unternehmen zur Preisbildung verwendet wird. Im anschließenden Teil der Arbeit wird untersucht, wie sich ein selbstlernender Preisalgorithmus gegenüber ungleichheitsaversen Konsumenten verhält. Aus unseren Simulationen können wir schließen, dass das Fairnessempfinden der Verbraucher, das die Unternehmen in den vergangenen Jahren von Preisdiskriminierung abgehalten hat, mit Hilfe von lernenden Algorithmen in die Preisentscheidungen der Unternehmen einfließen kann, sodass differenzierte Preisstrategien wahrscheinlicher werden. Die Diskussion über das überdurchschnittliche Preisniveau in vielen Ländern während der COVID-19-Pandemie wird im dritten Teil der Dissertation vertieft. Es wird empirisch untersucht, inwieweit die Auswirkungen staatlich verordneter Beschränkungen und - als Folge ihrer Durchsetzung die eingeschränkte Mobilität die Verbraucherpreise während der COVID-19-Pandemie beeinflusst haben. Es wird gezeigt, dass die Strenge der staatlichen Maßnahmen einen positiven und signifikanten Einfluss auf die Verbraucherpreise vor allem im Lebensmittelsektor hatten, was bedeutet, dass strengere Maßnahmen zu höheren Verbraucherpreisen in diesen Kategorien geführt haben
Utilization of landraces of European flint maize for breeding and genetic research
Get PDFMaize is one of the most important crops species for agriculture worldwide. Since its domestication, landraces formed the traditional type of variety. Selection and genetic factors formed a broad diversity of open-pollinated populations well adapted to local conditions. This changed with the introduction of hybrid breeding when nearly all existing landraces disappeared from their use in agriculture and as source material for breeding. Molecular analyses showed a narrow genetic base of the flint heterotic pool compared to the dent pool. Since genetic resources in maize are one of the richest of all major crops, the exploitation of this untapped reservoir of genetic variation in landraces could be an option to reverse the ongoing narrowing of the genetic basis to meet the demands of a growing world population as well as new challenges under a changing global climate and reduced inputs.
The main goal of this study was the evaluation of European flint maize landraces to unlock their genetic diversity. In detail our objectives were to (i) determine the variation for testcross performance of European maize landraces; (ii) evaluate the phenotypic and genotypic variation of immortalized lines within and among landraces; (iii) compare the per se performance of those line libraries with elite lines as well as founder lines from the European flint germplasm pool; (iv) analyze the breeding potential of immortalized lines from landraces in comparison with elite material to improve the narrow genetic base of the flint heterotic pool; (v) demonstrate the high mapping resolution of DH libraries from landraces in association mapping down to causal variants and underlying genes; and (vi) provide conclusions and guidelines for breeding and research using libraries of immortalized lines from landraces.
In a first experiment, we evaluated in multi-environment trials a broad collection of 70 European flint landraces for their testcross performance in combination with two elite dent testers. In comparison with the yield of modern hybrids, grain yield of the testcrosses of landraces was on average 26% lower, but a high genotypic variance among the landrace was observed for all traits and correlations were moderate to high for most trait combinations similar to those found in elite materials. Genetic correlations between the two testcross series exceeded 0.74 for all traits, suggesting that evaluation of testcross performance in combination with one or two single-cross tester(s) from the opposite pool is sufficient to assess the breeding potential of landraces.
In a second experiment, we produced libraries of DH lines from the most promising landraces identified in the first experiment. In total 389 DH lines from six European flint landraces were evaluated together with four flint founder lines and 53 elite flint lines for 16 agronomic traits in four locations. In general, the genotypic variance (σ^2G) was larger within than among the DH libraries and exceeded also σ^2G of the elite flint lines. Furthermore, the means and σ^2G varied among the DH libraries resulting in large differences of the usefulness criterion. Mean grain yield of the elite flint lines exceeded that of the flint founder lines by 25% and DH libraries by 62%, indicating the impressive breeding progress achieved in the elite material and the substantial genetic load still present in the DH libraries. Nevertheless, the usefulness of the best DH lines was comparable to that of the elite flint lines for many traits including grain yield, underpinning the tremendous potential of landraces for broadening the genetic base of the elite germplasm.
In a third experiment the materials from the 2nd experiment were genotyped with the MaizeSNP50 BeadChip from Illumina® and seeds of all genotypes were used for extracting and analyzing 288 metabolites with GC-MS. Data for agronomic traits and metabolites were used for a novel association mapping study. The much faster decay of linkage disequilibrium for adjacent markers in the DH libraries compared with the elite flint lines resulted in unprecedented map resolution. This was strikingly demonstrated by fine-mapping a QTL for oil content down to the phenylalanine insertion F469 in DGAT1-2 as the causal variant. Further, for the metabolite allantoin, which is related to abiotic stress response, promoter
polymorphisms as well as differential expression of an allantoinase were identified as putative causes of variation despite a moderate size of the mapping population. These results are very encouraging to use DH libraries from landraces for association mapping and dissect QTL potentially down to the causal variants. However, larger population sizes of each DH library are recommended, similar to those commonly used with other approaches such as the NAM design, for detection of QTL explaining only a small portion of the genetic variance. This opens a new avenue for utilization of natural and/or engineered alleles in breeding.
In conclusion, the genetic variation present in European flint maize landraces represents a unique source to reverse the ongoing narrowing of the genetic basis of the elite germplasm of this heterotic pool. For identifying the most promising landraces, we propose a multi-stage approach, where based on an assessment of the molecular diversity about one hundred landraces are evaluated in observation trials for agro-ecological adaptation and testcrosses with one single-cross tester are used for evaluating their general combining ability with the opposite heterotic pool. For a small number (< 6) of landraces a large number of DH lines are developed, which are phenotyped and genotyped for further use in association mapping and genomic selection with the ultimate goal to make these gold reserves accessible for maize breeding with modern approaches.Mais ist eine der wichtigsten Kulturarten für die Landwirtschaft weltweit. Seit seiner Domestikation bildeten Landrassen den traditionellen Sortentyp. Durch Selektion und genetische Faktoren entstand eine breite Diversität an panmiktisch vermehrten Populationen, die gut an lokale Bedingungen angepasst waren. Dies änderte sich mit der Einführung der Hybridzüchtung, als nahezu alle Landrassen in der landwirtschaftlichen Produktion und als Ausgangsmaterial für die Züchtung verschwanden.
Molekulare Analysen zeigen eine enge genetische Basis des Flint Pools im Vergleich zum Dent Pool. Genetische Ressourcen im Mais gehören zu den umfangreichsten aller Nutzpflanzen. Die Nutzung dieses bislang ungenutzten Reservoirs an genetischer Diversität in Landrassen bietet eine Möglichkeit, um der fortschreitenden Einengung der genetischen Basis entgegenzuwirken und somit den Aufgaben der Pflanzenzüchtung im Hinblick auf eine wachsende Weltbevölkerung sowie den Herausforderungen des Klimawandels und reduzierten Inputs im Anbau gerecht zu werden.
Übergeordnetes Ziel dieser Studie war die Evaluierung europäischer Flint-Mais Landrassen, um deren genetische Vielfalt nutzen zu können. Im Speziellen waren die Ziele (i) die Variation in Testkreuzungen europäischer Mais-Landrassen zu bestimmen; (ii) die phänotypische und genotypische Variation der Linien innerhalb und zwischen Landrassen zu beurteilen; (iii) die Eigenleistung dieser Linien mit Elite-Linien sowie Founder-Linien aus dem europäischen Flint-Pool zu vergleichen; (iv) das Potential von doppelhaploiden (DH) Linien aus Landrassen im Vergleich zum Elitematerial für die Züchtung zu analysieren, um die enge genetische Basis des Flint-Pools zu erweitern; (v) die Verwendung von DH-Bibliotheken aus Landrassen für die Assoziationskartierung bis hin zur Eingrenzung kausaler Gene zu demonstrieren; und (vi) Schlussfolgerungen und Leitlinien für die Züchtung und Forschung zu erörternum DH-Linien aus Landrassen nutzbar zu machen.
In einem ersten Versuch wurde eine umfangreiche Kollektion von 70 europäischen Flint-Landrassen mehrortig in Kombination mit zwei Elite Dent-Testern auf ihre Testkreuzungsleistung hin untersucht. Verglichen mit dem Ertrag moderner Hybriden war der Kornertrag der Testkreuzungen der Landrassen im Durchschnitt um 26 % geringer, jedoch wurde eine hohe genotypische Varianz zwischen den Landrassen für alle Merkmale beobachtet. Die Korrelationen waren mittel bis hoch für die meisten Merkmalskombinationen und entsprachen denen im Elitezuchtmaterial. Die genetische Korrelation der beiden Testkreuzungsserien überstieg 0,74 für alle Merkmale. Dies zeigt, dass es ausreicht die Leistung von Testkreuzungen in Kombination mit einem oder zwei Testern - bestehend aus Einfachkreuzungen des anderen Gen-Pools zu bewerten, um das Potenzial von Landrassen für die Züchtung zu beurteilen.
In einem zweiten Versuch produzierten wir Bibliotheken von DH-Linien der vielversprechendsten Landrassen des vorigen Versuches. Insgesamt wurden 389 DH-Linien aus sechs europäischer Flint Landrassen zusammen mit vier Flint Founder-Linien und 53 Elite Flintlinien auf 16 agronomische Merkmale an vier Standorten geprüft. Die genotypische Varianz (σ^2G) innerhalb der DH-Bibliotheken war größer als die zwischen den Bibliotheken und übertraf auch σ^2G der Elite Flintlinien. Darüber hinaus variierten die Mittelwerte und σ^2G zwischen den DH-Bibliotheken, was zu großen Unterschieden im Brauchbarkeits-Kriterium (usefulness) führte. Der mittlere Kornertrag der Elite Flintlinien übertraf den der Flint Founder-Linien um 25 % und der DH-Bibliotheken um 62 %, was auf den beträchtlichen Zuchtfortschritt im Elitematerial hinweist sowie auf die erhebliche genetische Bürde, welche in den DH-Bibliotheken vorliegt. Die Brauchbarkeit der besten DH-Linien war trotzdem für viele Merkmale, einschließlich dem Kornertrag, mit der von Elite Flintlinien vergleichbar. Dies zeigt das enorme Potenzial, Landrassen zur Verbreiterung des genetisch engen Elite Flint-Pools zu verwenden.
In einem dritten Versuch wurden das genetische Material des vorherigen Versuches mit dem MaizeSNP50 BeadChip von Illumina® genotypisiert und Samen aller Genotypen zur Extraktion und Analyse von 288 Metaboliten mit GC-MS verwendet. Sowohl die agronomischen Merkmale als auch die Metabolit-Daten wurden für eine Assoziationskartierung verwendet. Der schnelle Abfall des Kopplungsungleichgewichts benachbarter Marker in den DH-Bibliotheken im Vergleich zu den Elite Flintlinien führte zu einer hervorragenden Auflösung in der QTL-Kartierung, was durch die Feinkartierung eines QTL (= quantitative trait locus) für Ölgehalt bis zur Phenylalanin Insertion F469 in DGAT1-2 als kausale Variante demonstriert werden konnte. Darüber hinaus wurden für den Metaboliten Allantoin, der im Zusammenhang mit abiotischem Stress steht, Promotorpolymorphismen sowie die Expression einer Allantoinase als vermutete Ursache der Variation identifiziert. Dies gelang trotz der moderaten Größe der Kartierungspopulation. Diese Ergebnisse sind ermutigend, um DH-Bibliotheken von Landrassen für die Assoziationskartierung zu verwenden und QTL bis auf die kausalen Varianten zu entschlüsseln. Eine Erweiterung der Populationsgrößen der DH-Bibliotheken, ähnlich wie sie in anderen Versuchsdesigns in der Literatur verwendet wurden, ist hierbei zu empfehlen, um mit diesem Ansatz QTL zu detektieren, welche lediglich einen kleinen Teil der genetischen Varianz erklären. Dies eröffnet neue Wege zur Nutzung natürlicher und/oder neu geschaffener Allele in der Züchtung.
Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass die genetische Variation europäischer Landrassen bei Flint-Mais eine einzigartige Quelle darstellt, um die fortschreitende Verengung der genetischen Basis des Elitematerials in diesem Gen-Pool umzukehren. Um vielversprechende Landrassen zu identifizieren, schlagen wir folgenden zweistufigen Ansatz vor: (i) Basierend auf der Bewertung der molekularen Diversität werden etwa hundert Landrassen in Leistungsprüfungen auf ihre Anpassungsfähigkeit für die Zielregionen evaluiert und ihre Kombinationsfähigkeit mit dem entgegengesetzten heterotischen Gen-Pool in Testkreuzungen mit einer Einfachkreuzung als Tester bewertet. (ii) Für eine geringe Zahl (< 6) von Landrassen wird anschließend eine große Anzahl von DH-Linien erstellt, welche für die Nutzung in der Assoziationskartierung und/oder genomischen Selektion phänotypisiert und genotypisiert werden, um diese Goldreserven für die Maiszüchtung mit innovativen Methoden zugänglich zu machen