publish.UP (Univ. Potsdam)
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Portal = Kinder
No full textFreies Spiel, Fantasie, Neugier, intensive Emotionen sowie Gefühle von Sorg- und Zeitlosigkeit machen die Kindheit zu etwas Besonderem – wenn nicht Unwiederbringlichem. In dieser Ausgabe des Universitätsmagazins lassen wir Wissenschaftler*innen zu Wort kommen, die sich mit dieser Lebensphase zwischen Geburt und Pubertät auskennen. Sie diskutieren aus unterschiedlichen Blickwinkeln, was Kinder brauchen, damit es ihnen gut geht, was ihre Freiheiten und Rechte sind und wie wir sie schützen können in einer Welt, die uns zunehmend komplex erscheint
Infrastrukturentwicklung und Landnutzungskonflikte: Institutionelle Rahmenbedingungen, Governance und Konfliktlösungen
No full textStudying land use conflicts and factors influencing in coastal areas is in increasing demand in land use studies. Worldwide, coastal areas represent a unique encounter of natural and socio-economic factors and have become paradigms of progressive urbanization under intense development pressure. Numerous diverse stakeholders rely on coastal resources, while land supply is limited. In recent years, increasing demand for investment in coastal areas has led to coast-dependent economic activities mainly due to rapid transportation and logistics infrastructure, a prominent factor in the global sea trading trend. Policymaking broadly considers mega projects' potential in coastal areas as growth poles. Meanwhile, one of the most prominent issues threatening coastal resources is the development of infrastructural mega projects, which is crucial for large-scale land use change.
This study aims to better understand the origin of land use conflicts and the implementation of land use principles in the planning process, with a view to sustainable local and regional development. However, there are various research gaps in recent studies: 1) lack of consistent terminology about land use conflicts, 2) Lack of assessment framework for coastal areas including participatory planning approach, and 3) Knowledge gap of the explicit relation between land use change, land use conflicts, and land tenure. This thesis aims to fill the gaps by conceptualizing land use conflicts in coastal areas and analyzing two empirical cases from the Global North and Global South. In addition, to better understand land use conflicts in specific settings and fields by exploring the factors driving land use changes and the subsequent land use conflicts emerging from large-scale land transformation during deep seaport development.
This study defined land-use conflicts as a divergence of actors' interests and responses towards land use resulting from institutional settings and unequal positions in the decision-making process. This definition is generated from complex phenomena in the real-world context and case study analyses. Papers 2 and 4 elaborate on the effect of transport network development on land use in relation to deep seaport developments in coastal areas. Papers 2 and 4 qualitatively analyze the project governance influencing coastal land management. By doing empirical papers, this research gained a better understanding of specific settings across different political systems and administrative levels regarding classifications of various processes, subjects, objects, and actors, enabled the testing of hypotheses, and provided information for predictions to support the best solutions. Papers 2 and 4 revealed that the decision-making process derived from the intense political influence of the decision-making process, ignoring the spatial capacity and threatening nature-protected areas. Meanwhile, the framing concept is developed from Paper 1 and Paper 3. It integrates different dimensions of the planning process, covering the complexity of land use policy and dynamics in decision-making and the level and range of actors’ participation and institutions. Both framing and empirical papers revealed a high diversity of factors, which advocates an ‘open approach’ to analyze factor influencing in general.
To sum up, this study revealed that infrastructural megaprojects can be game changers in regional planning but neglect the importance of local knowledge in planning processes and the critical role of knowledge holders and space holders. New modes of governance, moving away from hierarchical control towards more interactive governance, are seen as adequate in mega projects. The new paradigm of co-designing land policy and integrated planning methods reinforces the consistency of spatial planning implementation to manage coastal development and anticipate the impacts of land use changes.Die Untersuchung von Landnutzungskonflikten und Faktoren, die diese in Küstengebieten beeinflussen, wird in der Landnutzungsforschung immer gefragter. Weltweit stellen Küstengebiete ein einzigartiges Zusammentreffen natürlicher und sozioökonomischer Faktoren dar und sind zu Paradigmen einer fortschreitenden Urbanisierung unter starkem Entwicklungsdruck geworden. Zahlreiche unterschiedliche Interessengruppen sind auf die Ressourcen der Küstengebiete angewiesen, während das verfügbare Land begrenzt ist. In den letzten Jahren hat die steigende Nachfrage nach Investitionen in Küstengebieten zu küstenabhängigen Wirtschaftstätigkeiten geführt, vor allem aufgrund der schnellen Transport- und Logistikinfrastruktur, die ein wichtiger Faktor im globalen Seehandel ist. In der Politik wird das Potenzial von Megaprojekten in Küstengebieten weitgehend als Wachstumspol betrachtet. Eines der wichtigsten Probleme, dass die Küstenressourcen bedroht, ist die Entwicklung von infrastrukturellen Megaprojekten, die für großflächige Landnutzungsänderungen entscheidend sind.
Diese Studie zielt darauf ab, den Ursprung von Landnutzungskonflikten in Küstengebieten und die Umsetzung von Landnutzungsprinzipien im Planungsprozess im Hinblick auf eine nachhaltige lokale und regionale Entwicklung besser zu verstehen. Hierzu bestehen in den jüngsten Studien verschiedene Forschungslücken: 1) Fehlen einer einheitlichen Terminologie für Landnutzungskonflikte, 2) Fehlen eines Bewertungsrahmens für Küstengebiete einschließlich eines partizipatorischen Planungsansatzes und 3) Wissenslücken in Bezug auf den eindeutigen Zusammenhang zwischen Landnutzungsänderungen, Landnutzungskonflikten und Landbesitz. Ziel dieser Arbeit ist es, diese Lücken zu schließen, indem Landnutzungskonflikte in Küstengebieten konzeptualisiert und zwei empirische Fälle aus dem globalen Norden und dem globalen Süden analysiert werden. Darüber hinaus sollen Landnutzungskonflikte in spezifischen Umgebungen und Bereichen besser verstanden werden. Dazu werden die Faktoren untersucht, die Landnutzungsänderungen vorantreiben, und die nachfolgenden Landnutzungskonflikte analysiert, die sich aus der großflächigen Landtransformation während der Entwicklung von Tiefseehäfen ergeben.
In dieser Studie wurden Landnutzungskonflikte als Divergenzen zwischen den Interessen und Reaktionen der Akteure auf die Landnutzung definiert, die sich aus institutionellen Rahmenbedingungen und ungleichen Positionen im Entscheidungsprozess ergeben. Diese Definition ergibt sich aus komplexen Phänomenen im realen Kontext und aus Fallstudienanalysen. In den Artikeln 2 und 4 werden die Auswirkungen der Entwicklung des Verkehrsnetzes auf die Flächennutzung im Zusammenhang mit der Entwicklung von Tiefseehäfen in Küstenregionen untersucht. In diesen Artikeln wird außerdem die Projektsteuerung qualitativ analysiert, die das Landmanagement in Küstengebieten beeinflusst. Durch die Durchführung empirischer Arbeiten wurde ein besseres Verständnis der spezifischen Rahmenbedingungen in verschiedenen politischen Systemen und Verwaltungsebenen hinsichtlich der Klassifizierung verschiedener Prozesse, Subjekte, Objekte und Akteure gewonnen, die Prüfung von Hypothesen ermöglicht und Informationen für Vorhersagen zur Unterstützung der besten Konflikt Lösungen bereitgestellt. In den Artikeln 2 und 4 wurde deutlich, dass der Entscheidungsprozess von der intensiven politischen Einflussnahme auf den Entscheidungsprozess ausgeht, die räumliche Kapazität ignoriert und Naturschutzgebiete bedroht. Das Rahmenkonzept wurde aus Papier 1 und Papier 3 entwickelt. Es integriert verschiedene Dimensionen des Planungsprozesses, die die Komplexität der Flächennutzungspolitik und die Dynamik bei der Entscheidungsfindung sowie das Niveau und die Bandbreite der Beteiligung von Akteuren und Institutionen abdecken. Sowohl im Rahmenkonzept als auch in den empirischen Arbeiten wurde eine große Vielfalt von Einflussfaktoren für Landnutzungsänderungen identifiziert, was für einen „offenen Ansatz“ zur Analyse dieser Faktoren im Allgemeinen spricht.
Zusammenfassend hat diese Studie gezeigt, dass infrastrukturelle Megaprojekte die Regionalplanung verändern können, aber die Bedeutung des lokalen Wissens in Planungsprozessen und die kritische Rolle von Wissensträgern und Raumbesitzern vernachlässigen. Neue Formen des Regierens, weg von hierarchischer Kontrolle hin zu interaktiverem Regieren, werden bei Megaprojekten als angemessen angesehen. Ein neues Paradigma der Mitgestaltung der Landpolitik und der integrierten Planungsmethoden stärkt die Kohärenz der Umsetzung der Raumplanung, um die Entwicklung der Küsten zu steuern und die Auswirkungen von Landnutzungsänderungen zu antizipieren
Smartphone-gestützte Erfassung früher Schriftsprachkompetenzen zu Hause
No full textDer Erwerb schriftsprachlicher Kompetenzen beginnt schon früh in der häuslichen Lebenswelt der Kinder. Dabei kommen traditionelle (Bücher, Stift, etc.) und digitale (Smartphones, Tablets, etc.) Medien weit vor dem Schuleintritt zum Einsatz. Obwohl das familiäre Umfeld und insbesondere die Eltern-Kind-Interaktion entscheidende Einflussfaktoren für die Entwicklung von Lese-, Schreib- und Rechenkompetenzen darstellen, werden standardisierte Sprachstandserhebungen bisher ohne direkte Einbindung der Eltern durchgeführt.
Diese Studie erfasst die Lese-, Schreib- und Rechenkompetenzen von typisch entwickelten Kindergartenkindern im Alter von 5–6 Jahren in der häuslichen Lebenswelt anhand unterschiedlicher Schreibmedien. Untersucht wurden Aufgaben zur Symbolkenntnis und phonologischen Bewusstheit, zum Wortschatz und Schreiben sowie zur Feinmotorik. Die Eltern führten die Erhebung nach Anleitung durch und dokumentierten die Reaktionen der Kinder per Smartphone. Zusätzlich füllten sie Fragebögen zur Sprachentwicklung und der Durchführbarkeit der Studie im häuslichen Kontext aus.
Insgesamt wurden Daten von n = 47 Kindern analysiert. Dabei waren typische Phänomene des Schriftspracherwerbs zu beobachten. Die Analyse der Eltern-Kind-Interaktion ergab, dass die elterliche Unterstützung je nach Aufgabe und Schreibmedium variiert. Obwohl die Befragung der Eltern einige individuelle Herausforderungen bei der Studiendurchführung offenbarte, zeigten die Ergebnisse, dass die Erfassung früher Lese-, Schreib- und Rechenkompetenzen durch Eltern im häuslichen Kontext überwiegend gut möglich ist. Der Einfluss des Schreibmediums sollte dabei berücksichtigt werden
Regionale und kommunale Zusammenarbeit im deutsch-polnischen Grenzraum
No full textDer Beitrag stellt die Einleitung des vorliegenden Sammelbands dar und führt in das Thema der regionalen und kommunalen Zusammenarbeit im deutsch-polnischen Grenzraum ein. Nach einem Problemaufriss wird ein Überblick zum Forschungsstand zu deutsch-polnischer subnationaler Zusammenarbeit gegeben, wobei ein besonderer Fokus auf Beiträgen aus der Politik- und Verwaltungswissenschaft, sowie aus der Raumplanung und Regionalentwicklung liegt. Anschließend wird der Kontext zum Projekt „Linking Borderlands“ skizziert, bevor abschließend die Struktur des Bands vorgestellt wird
Die direkte und die analoge Anwendbarkeit des § 16 II StGB
No full text§ 16 II StGB blieb in der allgemeinen Irrtumslehre lange weitgehend unbeachtet. Durch einen Beschluss vom 19.10.2022 hat der Bundesgerichtshof die Norm nun wieder in den Fokus gerückt und entschieden, dass »milderes Gesetz« im Sinne von § 16 II StGB nur eine privilegierende lex specialis sein könne. Im ersten Teil der Arbeit wird der direkte Anwendungsbereich der Norm analysiert und der Auffassung des Bundesgerichtshofes eine rein materiell-unrechtsbasierte Auslegung des Begriffes des »milderen Gesetzes« gegenübergestellt. Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen werden im zweiten Teil der Arbeit Kriterien für die analoge Anwendbarkeit der Norm entwickelt. Die Analogiefähigkeit der Norm wird dabei insbesondere auf Strafzumessungsebene relevant. Im Zuge der dogmatischen Analyse wird aufgezeigt, dass die Wertung des § 16 II StGB trotz seines begrenzten direkten Anwendungsbereichs dogmatisch gleichberechtigt neben die des praktisch bedeutsameren § 16 I StGB tritt
Genomische Evolution extremer abiotischer Stresstoleranz bei Pflanzen: vegetative Austrocknungstoleranz in Xerophyta-Auferstehungspflanzen und Nickel-Hyperakkumulation in Senecio coronatus
No full textThe evolution of extreme stress tolerance phenotypes in plants is associated with changes in the genome. Performing comparative genomics analyses enables the identification of genomic changes that are associated with the extreme phenotype. This project focused on two rare and extreme phenotypes, namely vegetative desiccation tolerance (VDT) and nickel (Ni) hyperaccumulation.
VDT is defined as the ability of a plant to survive extreme dehydration (<5% relative water content) and subsequently revitalize after the re-addition of water, and plants that display this trait are known collectively as resurrection plants. The monocot genus Xerophyta (Velloziaceae) comprises ~45 species, all of which are resurrection plants. The first part of this project aimed to identify expanded gene families in the Velloziaceae and evaluate their potential role in VDT. The genomes of X. elegans and X. humilis were assembled in this study using PacBio HiFi sequencing. The assembly process resulted in a 379 Mbp draft haploid assembly of the diploid X. elegans genome, and a 1.8 Gbp draft tetraploid assembly of the tetraploid X. humilis genome. A syntenic depth analysis showed that the Xerophyta genus likely experienced a recent whole genome triplication (WGT) event prior to species diversification, after which diploidization occurred. A comparative genomics analysis of four Velloziaceae resurrection plants, X. elegans, X. humilis, Xerophyta schlechteri, and Acanthochlamys bracteata, with 26 other angiosperms revealed twelve gene families that were expanded in the Velloziaceae. A combination of functional annotations and the conserved gene expression patterns across the three Xerophyta species revealed that five of the expanded gene families were possibly involved in VDT, including the EARLY LIGHT-INDUCED PROTEIN (ELIP) and STAYGREEN (SGR) genes which encode proteins involved in chlorophyll metabolism, and the FCS-LIKE ZINC FINGER PROTEIN 3 (FLZ3), ZINC FINGER PROTEIN (ZAT), and HEAT STRESS TRANSCRIPTION FACTOR C (HSF-C) genes which encode proteins involved in the abscisic acid (ABA)-mediated stress response. While the expansion of ELIP genes in resurrection plants has been reported before, this study is the first to report on SGR genes possibly involved in VDT. Members of both gene families were significantly upregulated during dehydration across the three Xerophyta species, suggesting a possible role in preventing photo-oxidative damage during desiccation. Members of the FLZ3 genes, which encode proteins that inhibit SnRK1, a central regulator of energy metabolism, were significantly downregulated during dehydration, while some of the ZAT and HSF-C genes, both of which encode stress-responsive transcription factors (TFs), were upregulated. The expansion of all these gene families was due to tandem duplications, some of which likely occurred prior to the WGT event.
The second part of the project focused on Ni hyperaccumulation, which is defined as the ability of a plant to accumulate Ni in shoot tissues to concentrations exceeding 0.1% on a dry weight basis, without succumbing to the toxic effects. The eudicot Senecio coronatus (Asteraceae) is a geophyte that has evolved the capacity to hyperaccumulate Ni from the Ni-rich serpentine soils. However, this is not a species-wide trait as not all S. coronatus populations on these ultramafic outcrops are able to hyperaccumulate Ni. Previous soil-swap studies have shown that these differences in the ability to accumulate Ni were not a result of Ni availability in the soil and instead have a genetic basis. The aim of the study was therefore to perform a comparative genomics analysis of an S. coronatus hyperaccumulator and non-accumulator plant from the Kaapsehoop (KP) and Galaxy Mine (GAL) populations respectively, to identify genomic changes in the KP genome that are associated the hyperaccumulation phenotype. Draft haploid genome assemblies of the two plants were assembled using PacBio HiFi reads, resulting in 2.5 Gbp genomes for both plants. Differential gene expression (DGE) analysis comparing the gene expression pattern between two hyperaccumulator and two non-accumulator plants identified 704 and 781 significantly upregulated genes in the shoot and root tissues of the hyperaccumulators respectively. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) were identified in TF-binding motifs of some upregulated genes, suggesting potential changes to TF binding affinity. The DGE analysis identified the upregulation of the HISTIDINOL DEHYDROGENASE (HISN8) gene, caused by a tandem duplication in the KP genome, which encodes the last enzyme of the histidine biosynthetic pathway, an amino acid that prevents Ni sequestration in the roots of Brassicaceae hyperaccumulators. The DGE analysis also identified metal transporter genes, including IRON-REGULATED/FERROPORTIN (IREG) and ZRT/IRT-LIKE PROTEIN 10 (ZIP10), that were significantly upregulated in both tissues, consistent with a previous transcriptomics study. However, the comparative genomics analysis revealed that the elevated expression of these genes was at least in part due to tandem duplications that occurred in the KP hyperaccumulator genome, with IREG and ZIP10 gene ratios of 11:1 and 6:1 (KP:GAL), respectively. Gene coverage analysis using DNBSEQ reads generated from the KP, GAL and an additional hyperaccumulator Agnes Mine (AM) population revealed a higher read coverage from the KP and AM reads compared to GAL reads, confirming the gene expansions in the hyperaccumulators. Furthermore, the gene expression of the ZIP10 paralogs in the KP genome revealed an apparent organ-specific expression pattern, whereby only one paralog was highly upregulated in the shoots, while the other five paralogs were expressed in the roots. The comparison of promoter sequences revealed that the five root-upregulated paralogs shared more predicted TF-binding motifs (≥92) with each other compared to the overlap with the shoot-upregulated paralog which had less (32), suggesting a potential case of neofunctionalization.
In conclusion, this project has identified key expanded gene families that have possibly contributed to the acquisition of the two extreme phenotypes, which adds to the understanding of the molecular mechanisms involved in VDT and Ni hyperaccumulation in angiosperms. This project also provides a foundation for future research, including functional genetics studies to determine the roles of these expanded gene families in these extreme tolerance phenotypes.Die Evolution extremer Stresstoleranz-Phänotypen bei Pflanzen ist mit Veränderungen im Genom verbunden. Die Durchführung vergleichender Genomik-Analysen ermöglicht die Identifizierung genomischer Veränderungen, die mit dem extremen Phänotyp assoziiert sind. Dieses Projekt konzentrierte sich auf zwei seltene und extreme Phänotypen, nämlich die vegetative Austrocknungstoleranz (VDT) und die Nickel (Ni)-Hyperakkumulation.
VDT ist definiert als die Fähigkeit einer Pflanze, extreme Dehydrierung (<5 % relativer Wassergehalt) zu überleben und sich anschließend nach Wiederzugabe von Wasser zu revitalisieren, und Pflanzen, die dieses Merkmal aufweisen, werden kollektiv als Auferstehungspflanzen bezeichnet. Die Monokotylengattung Xerophyta (Velloziaceae) umfasst etwa 45 Arten, die alle Auferstehungspflanzen sind. Der erste Teil dieses Projekts zielte darauf ab, expandierte Genfamilien in den Velloziaceae zu identifizieren und ihre potenzielle Rolle bei der VDT zu bewerten. Die Genome von X. elegans und X. humilis wurden in dieser Studie mittels PacBio HiFi-Sequenzierung assembliert. Der Assemblierungsprozess führte zu einer 379 Mbp großen haploiden Entwurfsassemblierung des diploiden X. elegans-Genoms und einer 1,8 Gbp großen tetraploiden Entwurfsassemblierung des tetraploiden X. humilis-Genoms. Eine syntene Tiefenanalyse zeigte, dass die Gattung Xerophyta wahrscheinlich ein kürzliches Gesamtgenom-Triplikationsereignis (WGT) vor der Artendiversifizierung erlebte, nach dem eine Diploidisierung stattfand. Eine vergleichende Genomik-Analyse von vier Velloziaceae-Auferstehungspflanzen, X. elegans, X. humilis, Xerophyta schlechteri und Acanthochlamys bracteata, mit 26 anderen Angiospermen enthüllte zwölf Genfamilien, die in den Velloziaceae expandiert waren. Eine Kombination aus funktionellen Annotationen und den konservierten Genexpressionsmustern über die drei Xerophyta-Arten hinweg zeigte, dass fünf der expandierten Genfamilien möglicherweise an der VDT beteiligt waren, darunter die Gene EARLY LIGHT-INDUCED PROTEIN (ELIP) und STAYGREEN (SGR), die Proteine kodieren, die am Chlorophyll-Stoffwechsel beteiligt sind, sowie die Gene FCS-LIKE ZINC FINGER PROTEIN 3 (FLZ3), ZINC FINGER PROTEIN (ZAT) und HEAT STRESS TRANSCRIPTION FACTOR C (HSF-C), die Proteine kodieren, die an der Abscisinsäure (ABA)-vermittelten Stressreaktion beteiligt sind. Während die Expansion von ELIP-Genen bei Auferstehungspflanzen bereits früher berichtet wurde, ist diese Studie die erste, die über SGR-Gene berichtet, die möglicherweise an der VDT beteiligt sind. Mitglieder beider Genfamilien waren während der Dehydrierung in allen drei Xerophyta-Arten signifikant hochreguliert, was auf eine mögliche Rolle bei der Verhinderung photooxidativer Schäden während der Austrocknung hindeutet. Mitglieder der FLZ3-Gene, die Proteine kodieren, welche SnRK1, einen zentralen Regulator des Energiestoffwechsels, hemmen, waren während der Dehydrierung signifikant herunterreguliert, während einige der ZAT- und HSF-C-Gene, die beide stressreaktive Transkriptionsfaktoren (TFs) kodieren, hochreguliert waren. Die Expansion all dieser Genfamilien war auf Tandem-Duplikationen zurückzuführen, von denen einige wahrscheinlich vor dem WGT-Ereignis stattfanden.
Der zweite Teil des Projekts konzentrierte sich auf die Ni-Hyperakkumulation, die definiert ist als die Fähigkeit einer Pflanze, Ni in Sprossgeweben auf Konzentrationen von über 0,1 % der Trockenmasse anzureichern, ohne den toxischen Wirkungen zu erliegen. Die Eudikotyle Senecio coronatus (Asteraceae) ist ein Geophyt, der die Fähigkeit entwickelt hat, Ni aus den Ni-reichen Serpentinböden zu hyperakkumulieren. Dies ist jedoch kein artweites Merkmal, da nicht alle S. coronatus-Populationen auf diesen ultramafischen Aufschlüssen Ni hyperakkumulieren können. Frühere Bodentauschstudien haben gezeigt, dass diese Unterschiede in der Fähigkeit zur Ni-Akkumulation nicht auf die Ni-Verfügbarkeit im Boden zurückzuführen sind, sondern eine genetische Grundlage haben. Ziel der Studie war es daher, eine vergleichende Genomik-Analyse einer S. coronatus-Hyperakkumulator- und einer Nicht-Akkumulator-Pflanze aus den Populationen Kaapsehoop (KP) bzw. Galaxy Mine (GAL) durchzuführen, um genomische Veränderungen im KP-Genom zu identifizieren, die mit dem Hyperakkumulations-Phänotyp assoziiert sind. Entwurfs-Haploid-Genom-Assemblierungen der beiden Pflanzen wurden unter Verwendung von PacBio HiFi-Reads erstellt, was zu 2,5 Gbp großen Genomen für beide Pflanzen führte. Eine differentielle Genexpressions- (DGE) Analyse, die das Genexpressionsmuster zwischen zwei Hyperakkumulator- und zwei Nicht-Akkumulator-Pflanzen verglich, identifizierte 704 bzw. 781 signifikant hochregulierte Gene in den Spross- bzw. Wurzelgeweben der Hyperakkumulatoren. Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs) wurden in TF-Bindungsmotiven einiger hochregulierter Gene identifiziert, was auf potenzielle Veränderungen der TF-Bindungsaffinität hindeutet. Die DGE-Analyse identifizierte die Hochregulierung des Gens HISTIDINOL DEHYDROGENASE (HISN8), verursacht durch eine Tandem-Duplikation im KP-Genom, das das letzte Enzym des Histidin-Biosynthesewegs kodiert, einer Aminosäure, die die Ni-Sequestrierung in den Wurzeln von Brassicaceae-Hyperakkumulatoren verhindert. Die DGE-Analyse identifizierte auch Metalltransporter-Gene, darunter IRON-REGULATED/FERROPORTIN (IREG) und ZRT/IRT-LIKE PROTEIN 10 (ZIP10), die in beiden Geweben signifikant hochreguliert waren, was mit einer früheren Transkriptomik-Studie übereinstimmt. Die vergleichende Genomik-Analyse ergab jedoch, dass die erhöhte Expression dieser Gene zumindest teilweise auf Tandem-Duplikationen zurückzuführen war, die im KP-Hyperakkumulator-Genom auftraten, mit IREG- und ZIP10-Genverhältnissen von 11:1 bzw. 6:1 (KP:GAL). Eine Genabdeckungsanalyse unter Verwendung von DNBSEQ-Reads, die von den KP-, GAL- und einer zusätzlichen Hyperakkumulator-Population Agnes Mine (AM) erzeugt wurden, zeigte eine höhere Read-Abdeckung der KP- und AM-Reads im Vergleich zu GAL-Reads, was die Genexpansionen in den Hyperakkumulatoren bestätigte. Darüber hinaus enthüllte die Genexpression der ZIP10-Paraloge im KP-Genom ein offensichtliches organ-spezifisches Expressionsmuster, wobei nur ein Paraloge im Spross stark hochreguliert war, während die anderen fünf Paraloge in den Wurzeln exprimiert wurden. Der Vergleich der Promotorsequenzen ergab, dass die fünf in der Wurzel hochregulierten Paraloge mehr vorhergesagte TF-Bindungsmotive (≥92) miteinander teilten als mit dem im Spross hochregulierten Paralogen (32), was auf einen möglichen Fall von Neofunktionalisierung hindeutet.
Zusammenfassend hat dieses Projekt Schlüssel-Genfamilien identifiziert, die möglicherweise zur Akquisition der beiden extremen Phänotypen beigetragen haben, was zum Verständnis der molekularen Mechanismen beiträgt, die an der VDT und Ni-Hyperakkumulation bei Angiospermen beteiligt sind. Dieses Projekt liefert auch eine Grundlage für zukünftige Forschung, einschließlich funktioneller Genetikstudien, um die Rollen dieser expandierten Genfamilien bei diesen extremen Toleranzphänotypen zu bestimmen
Genregulation während der Austrocknung und Wiederbefeuchtung in den Sämlingen von Xerophyta elegans und Xerophyta schlechteri
No full textVegetative desiccation tolerance (VDT) is a complex trait present in relatively few angiosperms, collectively known as resurrection plants, and may be ancestral in nature. While the transcriptomic response which underpins VDT in resurrection plants is well understood, its regulation remains uncertain. To identify key transcription factor (TF) regulators of this process, gene regulatory network (GRN) reconstruction for the resurrection plants Xerophyta elegans and Xerophyta schlechteri was performed. To this end, a fine scale time-course analysis of the transcriptome reprogramming which occurs in the seedlings of two Xerophyta species during desiccation and rehydration was carried out. A comparison of the two Xerophyta species would also provide insight into the differences between the strategies of homoiochlorophylly and poikilochlorophylly during desiccation. Reproducible rates of survival, drying and rehydration were demonstrated for each species. Clear shifts in the transcriptome were evident with key points being an initial stress response to drying, a point of commitment to desiccation during late drying and a rapid recovery during early rehydration. These transcriptomic shifts were largely conserved between the Xerophyta species despite observed differences in their rates of drying. GRN reconstruction, following gene clustering for dimension reduction, was performed using a consensus of several approaches to identify potential key regulators of VDT. Validation of the GRNs was carried out in silico through promoter motif enrichment analysis. Further validation for the X. elegans seedling GRN was carried out by the determining whether predicted interactions were conserved in seedlings perturbed through PEG priming. This comparative analysis, along with a similarly reconstructed GRN for a X. schlechteri adult leaf dataset, identified two basic leucine zipper factor (bZIP) TFs, ABFA and GBFA, as strong candidates for conserved regulators of VDT in the two Xerophyta species. Comparison of the homoiochlorophyllous X. elegans seedlings and poikilochlorophyllous X. schlechteri seedlings indicated that the VDT associated early light induced proteins (ELIPs) and genes encoding enzymes involved in chlorophyll biosynthesis exhibited markedly different expression profiles between the species, with mRNA for these genes potentially being stored during desiccation in the X. schlechteri seedlings. For chlorophyll catabolism, genes encoding NON-YELLOW COLORING 1, STAY-GREEN and red chlorophyll catabolite reductase had significantly lower overall expression in X. elegans relative to X. schlechteri. This may be the result of a loss of bZIP TF regulation for these genes in X. elegans and this suggests a possible mechanism by which homoiochlorophylly could have emerged in X. elegans.Vegetative Desiccationstoleranz (VDT) ist ein komplexes Merkmal, das nur bei wenigen Blütenpflanzen vorkommt, die als "Wiederbelebungspflanzen" bekannt sind, und könnte ein ursprüngliches Merkmal sein. Obwohl die genetischen Reaktionen, die der VDT in Wiederbelebungspflanzen zugrunde liegen, gut verstanden sind, bleibt deren Regulierung noch unklar. Um die wichtigsten Transkriptionsfaktor-Regulatoren (TFs) dieses Prozesses zu identifizieren, wurde ein Genregulationsnetzwerk (GRN) für die Wiederbelebungspflanzen Xerophyta elegans und Xerophyta schlechteri erstellt. Zu diesem Zweck wurde eine detaillierte Analyse der genetischen Veränderungen durchgeführt, die in den Sämlingen beider Xerophyta-Arten während der Austrocknung und Wiederbefeuchtung auftreten.Der Vergleich der beiden Xerophyta-Arten sollte auch Aufschluss über die Unterschiede zwischen den Strategien der Homoiochlorophylly (Chlorophyll bleibt erhalten) und Poikilochlorophylly (Chlorophyll wird abgebaut) während der Austrocknung geben. Für jede Art wurden reproduzierbare Überlebens-, Trocken- und Wiederbefeuchtungsraten nachgewiesen. Es zeigten sich deutliche Veränderungen im genetischen transkriptom, mit wichtigen Punkten: eine erste Stressreaktion auf die Austrocknung, ein Punkt, an dem die Pflanze sich endgültig für die Austrocknung entscheidet, und eine schnelle Erholung zu Beginn der Wiederbefeuchtung. Diese Veränderungen im Genom waren zwischen den beiden Xerophyta-Arten weitgehend ähnlich, obwohl es Unterschiede in der Geschwindigkeit der Austrocknung gab.Die Rekonstruktion des GRN, nach einer Gruppierung der Gene zur Reduzierung der Komplexität, wurde mit einer Kombination verschiedener Methoden durchgeführt, um mögliche Schlüsselfaktoren der VDT zu identifizieren. Die Validierung der GRNs erfolgte mit Hilfe einer In-silico-Analyse, bei der nach bestimmten DNA-Mustern gesucht wurde. Eine weitere Validierung des GRN für die X. elegans-Sämlinge wurde durchgeführt, indem überprüft wurde, ob die vorhergesagten Wechselwirkungen auch bei Sämlingen, die durch PEG-Vorstimulation gestört wurden, beibehalten wurden. Diese vergleichende Analyse, zusammen mit einem ebenfalls rekonstruierten GRN für ein Erwachsenendatensatz von X. schlechteri-Blättern, identifizierte zwei wichtige Transkriptionsfaktoren (bZIP-Proteine), ABFA und GBFA, als starke Kandidaten für die regulatorische Steuerung der VDT in beiden Xerophyta-Arten. Der Vergleich der homoiochlorophyllösen X. elegans-Sämlinge und der poikilochlorophyllösen X. schlechteri-Sämlinge zeigte, dass die mit VDT verbundenen frühzeitigen lichtinduzierten Proteine (ELIPs) und Gene, die Enzyme für die Chlorophyllbiosynthese kodieren, sehr unterschiedliche Expressionsmuster zwischen den Arten aufwiesen. Es scheint, dass mRNA für diese Gene während der Austrocknung in den X. schlechteri-Sämlingen gespeichert wird. Für den Abbau von Chlorophyll hatten Gene, die für NON-YELLOW COLORING 1, STAY-GREEN und das rote Chlorophyll-Katabolit-Reduktase-Protein kodieren, insgesamt eine deutlich geringere Expression in X. elegans im Vergleich zu X. schlechteri. Dies könnte auf einen Verlust der bZIP-Transkriptionsfaktor-Regulation für diese Gene in X. elegans hinweisen, was einen möglichen Mechanismus darstellt, durch den die Homoiochlorophylly in X. elegans entstanden sein könnte
Untersuchung von Rotationssensoren unter Verwendung von Erdbeben, Explosionen und Vibroseis-Sweeps als Quellen
No full textSix-component (6C) seismology, which integrates translational and rotational ground motion measurements, offers new insights into seismic source characterization and wavefield decomposition. This study leverages 6C data to enhance back azimuth estimation and distinguish between different seismic sources, including earthquakes, explosions, and vibroseis signals. By utilizing the unique ability of rotational components to separate SH-and SV- type of waves, we demonstrate improved accuracy in azimuth determination and source localization. A key focus of this study is the performance evaluation of the BlueSeis-3A portable rotational sensors, which represent a significant advancement in seismological instrumentation. We systematically compare these sensors against each other and with traditional seismometers in terms of back azimuth estimation across a range of seismic sources. Our results show that BlueSeis-3A sensors provide consistent and reliable azimuthal accuracy, particularly for complex signals such as near-field explosions and vibroseis sweeps. These findings underscore the potential of rotational measurements to overcome limitations of conventional methods, particularly in environments where wavefield complexity poses challenges to accurate source localization. We emphasize that accurate back azimuth estimation not only depends on the quality of rotational sensors but also on the appropriate choice of computational methods. By adopting tailored approaches for different source types and distances, and incorporating additional criteria to verify wavefield characteristics, we ensure more robust and precise azimuth determinations. This methodological refinement is particularly crucial for accurately characterizing diverse seismic sources, where conventional approaches may yield ambiguous results. We explore how 6C data can refine back azimuth estimation, particularly for near-field explosions where traditional methods struggle due to complex wavefield interactions. Additionally, the continuous nature of vibroseis signals allows us to track time-varying changes in subsurface structures, providing a novel approach for monitoring and characterizing dynamic environments. By integrating theoretical frameworks with empirical observations, we highlight the advantages of 6C measurements in resolving seismic wavefield complexities. Our results underscore the potential of 6C seismology to advance azimuth estimation and improve the reliability of seismic monitoring in both natural and engineered environments. This work lays the foundation for future applications of 6C data in real-time hazard detection and structural health monitoring, bridging the gap between observational seismology and applied geophysics.Die Sechs-Komponenten-Seismologie (6C), die translatorische und rotatorische Bodenbewegungsmessungen integriert, bietet neue Einblicke in die Charakterisierung seismischer Quellen und die Zerlegung von Wellenfeldern. Diese Studie nutzt 6C-Daten zur Verbesserung der Back-Azimuth-Schätzung und zur Unterscheidung zwischen verschiedenen seismischen Quellen, einschließlich Erdbeben, Explosionen und Vibroseis-Signalen in einem kontrollierten Experiment in Fürstenfeldbruck, Deutschland. Ein Hauptaugenmerk dieser Studie liegt auf der Leistungsbewertung der tragbaren Rotationssensoren BlueSeis-3A, die einen bedeutenden Fortschritt in der seismologischen Instrumentierung darstellen. Anhand eines Feldexperiments vergleichen wir diese Sensoren systematisch untereinander und mit herkömmlichen Seismometern in Bezug auf die Back-Azimuth-Schätzung für eine Reihe definierter seismischer Quellen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass BlueSeis-3A-Sensoren eine konsistente und zuverlässige Azimutalgenauigkeit bieten, insbesondere bei komplexen Signalen wie Nahfeldexplosionen und Vibroseis-Sweeps.
Diese Ergebnisse unterstreichen das Potenzial von Rotationsmessungen zur Überwindung der Einschränkungen herkämmlicher Methoden, insbesondere in Umgebungen, in denen die Komplexität des Wellenfelds eine genaue Quellenlokalisierung erschwert. Zugleich weisen wir jedoch darauf hin, dass unsere Schlussfolgerungen auf einem spezifischen Datensatz aus einem Einzelstandort basieren. Daher sind Generalisierungen auf andere Regionen oder Anwendungen mit Vorsicht zu betrachten.
Wir betonen, dass eine genaue Back-Azimuth-Schätzung nicht nur von der Qualität der Rotationssensoren abhängt, sondern auch von der richtigen Wahl der Analysemethoden. Durch maßgeschneiderte Ansätze für verschiedene Quellentypen und Entfernungen sowie die Einbeziehung zusätzlicher Kriterien zur Überpr¨ufung der Wellenfeldcharakteristika erzielen wir robustere und präzisere Azimutbestimmungen. Diese methodische Verfeinerung ist besonders wichtig für die genaue Charakterisierung seismischer Quellen, bei denen herkömmliche Ansätze zu mehrdeutigen Ergebnissen führen können. Wir untersuchen, wie 6C-Daten die Rückwärts-Azimuth-Schätzung verfeinern können, insbesondere bei Explosionen im Nahfeld, bei denen herkömmliche Methoden aufgrund komplexer Wellenfeldinteraktionen Schwierigkeiten haben. Darüber hinaus ermöglicht die kontinuierliche Natur der Vibroseis-Signale die Verfolgung von zeitlich veränderlichen Veränderungen in den Strukturen des Untergrunds und bietet damit einen neuartigen Ansatz für die Überwachung und Charakterisierung dynamischer Umgebungen.
Durch die Integration theoretischer Grundlagen und empirischer Beobachtungen heben wir die Vorteile von 6C-Messungen bei der Auflösung komplexer seismischer Wellenfelder hervor. Unsere Ergebnisse unterstreichen das Potenzial der 6C-Seismologie, die Azimutschätzung voranzutreiben und die Zuverlässigkeit der seismischen Überwachung sowohl in natürlichen als auch in künstlichen Umgebungen zu verbessern. Diese Arbeit legt den Grundstein für künftige Anwendungen von 6C-Daten bei der Echtzeit-Gefahrenüberwachung und der strukturellen Zustandsbewertung und schlägt eine Brücke zwischen beobachtender Seismologie und angewandter Geophysik
Die Entwicklung sprachspezifischer phonologischer Biases: eine französisch-deutsche sprachvergleichende Untersuchung bei Säuglingen und erwachsenen Hörern.
No full textPrevious studies suggest that language-specific mechanisms play an important role in how infants acquire and use phonological properties in early lexical processes, documenting language-specific trajectories in phonolexical development. In this context, the overarching goal of this dissertation was to investigate the development of two phonological biases, namely language-specific C/V asymmetries in lexical processing and language-specific phonotactics, with a cross-linguistic and cross-developmental design focusing on infants, toddlers, and adults whose native language is French, German, or both of these languages. This dissertation comprises four separate studies. The first study investigated whether French- and German-learning toddlers, as well as French- and German-speaking adults, exhibit a C-bias during the recognition of familiar words. The second and third studies investigated, with a cross-linguistic design, French- and German-learning infants' sensitivity to language-specific phonotactic regularities involving perceptually low-salient fricatives during the second half of their first year. Finally, the fourth study investigated phonotactic knowledge and its use during lexical processing in French- and German-speaking monolingual and simultaneous bilingual adults. Taken together, our findings suggest that (1) there are differences in sensitivity to different phonological patterns as a function of the specific language being acquired, (2) such differences in sensitivity emerge early in development, are still present in adulthood, and (3) they are likely the results of complex interactions between phonolexical processes. These findings contribute to the previous literature, which has documented language-specific differences in the trajectory of phonological acquisition and the influence of such phonological properties on lexical processes.Frühere Studien legen nahe, dass sprachspezifische Mechanismen eine wichtige Rolle dabei spielen, wie Säuglinge phonologische Eigenschaften in frühen lexikalischen Prozessen erwerben und nutzen. Sie belegen sprachspezifische Entwicklungsverläufe in der phonolexikalischen Entwicklung. Vor diesem Hintergrund verfolgte diese Dissertation das übergeordnete Ziel, die Entwicklung zweier phonologischer Dispositionen zu untersuchen – nämlich sprachspezifische Konsonant/Vokal-Asymmetrien in der lexikalischen Verarbeitung sowie sprachspezifische Phonotaktik. Dies geschah in einem sprach- und entwicklungsübergreifenden Studiendesign mit Fokus auf Säuglingen, Kleinkindern und Erwachsenen, deren Erstsprache Französisch, Deutsch oder beide Sprachen sind.
Die Dissertation umfasst vier einzelne Studien. Die erste Studie untersuchte, ob französisch- und deutschlernende Kleinkinder sowie französisch- und deutschsprachige Erwachsene beim Wiedererkennen vertrauter Wörter eine Konsonanten-Bias aufweisen. Die zweite und dritte Studie untersuchten im Rahmen eines sprachvergleichenden Designs, inwiefern französisch- und deutschlernende Säuglinge in der zweiten Hälfte ihres ersten Lebensjahres sensitiv für sprachspezifische phonotaktische Regularitäten sind, die wahrnehmungsschwache Frikative betreffen. Abschließend untersuchte die vierte Studie phonotaktisches Wissen und dessen Nutzung in der lexikalischen Verarbeitung bei monolingualen und gleichzeitig bilingualen französisch- und deutschsprachigen Erwachsenen.
Insgesamt legen unsere Ergebnisse nahe, dass (1) Unterschiede in der Sensitivität gegenüber verschiedenen phonologischen Mustern in Abhängigkeit von der jeweils erworbenen Sprache bestehen, (2) solche Sensitivitätsunterschiede früh in der Entwicklung auftreten und bis ins Erwachsenenalter fortbestehen, und (3) sie vermutlich das Resultat komplexer Wechselwirkungen zwischen phonolexikalischen Prozessen sind. Diese Befunde erweitern die bisherige Literatur, die sprachspezifische Unterschiede in der Entwicklung phonologischer Fähigkeiten und den Einfluss solcher phonologischer Eigenschaften auf lexikalische Prozesse dokumentiert hat