University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna
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Temperature response of photosynthesis in alpine Geum montanum and lowland Tropaeolum majus
No full textDie thermische Akklimatisierung der Photosynthese ist die Fähigkeit von Pflanzen, ihre Photosyntheserate an Veränderungen der Wachstumstemperatur anzupassen, was oft zu höher Photosynthese bei der neuen Wachstumstemperatur führt. Da die globalen Temperaturen aufgrund des Klimawandels steigen, ist das Verständnis der Mechanismen und Grenzen der thermischen Akklimatisierung in Pflanzen wichtig, um die Auswirkungen auf die Vegetation vorherzusagen. Diese Masterarbeit untersuchte die Temperaturreaktion und thermische Akklimatisierung von Photosynthese der Alpinpflanze Geum montanum und der Tieflandpflanze Tropaeolum majus. Die Pflanzen wurden zwei Wochen in Klimakammern bei Tag-/Nachttemperaturen von 15/12, 20/12 und 25/17 °C kultiviert. Die Photosyntheserate in Reaktion auf substomatales CO2 (Ci) wurde bei Wachstumstemperatur und 20 °C gemessen, die Temperaturreaktion der Photosynthese bei 10–35 °C in 5 °C Intervallen. UnterVerwendung eines nichtlinearen gemischten Modells basierend auf dem biochemischen FvCB-Modell und einer modifizierten Arrhenius-Gleichung wurden verschiedene photosynthetische Parameter geschätzt. Geum zeigte thermische Akklimatisierung an die hohe Wachstumstemperatur. Im Vergleich zu bei 20 °C gewachsenen Pflanzen hatten die 25 °C - Pflanzen unveränderte Photosyntheseraten, eine höhere Optimaltemperatur derPhotosynthese, höhere maximale Carboxylierungsrate von Rubisco (Vcmax), und höhere Elektronentransportrate bei hoher Photostromdichte (Jhigh), sowie gleichbleibende mitochondriale Respiration im Licht. Geum bei 15 °C zeigte verringerte photosynthetische Leistung, was auf keine Akklimatisierung hinweist. Tropaeolum akklimatisierte sich an diehohe Wachtumstemperatur (unveränderte Photosynthesekapazität, höhereOptimaltemperatur der Photosynthese, niedrigere mitochondriale Respiration im Licht im Vergleich zu den 20 °C Pflanzen) und an die niedrige Wachstumstemperatur (erhöhte Photosynthesekapazität, höhere Vcmax und Jhigh).Photosynthetic thermal acclimation is the ability of plants to adjust their photosynthetic rate in response to changes in growth temperature, typically resulting in higher photosynthetic rates at new growth temperatures. As global temperatures rise due to climate change,understanding the mechanisms and limits of thermal acclimation in plants is important for predicting the impacts on vegetation. This study assessed the temperature response and thermal acclimation of photosynthetic traits in the alpine plant Geum montanum, and the lowland plant Tropaeolum majus. Plants were grown in chambers at day/night temperaturesof 15/12, 20/12 and 25/17 °C for two weeks. Photosynthetic rates in response to substomatal CO2 (Ci) were measured at growth temperature and at 20 °C, and the temperature response was assessed over 10–35 °C in 5 °C intervals. Using non-linear mixed modelling based on the FvCB biochemical model and a modified Arrhenius equation, various photosynthetic parameters were estimated. Geum showed moderate thermal acclimation at 25 °C, maintaining photosynthetic capacity and exhibiting a higher optimum temperature for photosynthesis, higher maximum carboxylation rate of Rubisco (Vcmax) and electron transportrate at high photo flux density (Jhigh), and had similar mitochondrial respiration in light compared to plants grown at 20 °C. However, at 15 °C, Geum showed decreased photosynthetic performance, indicating no acclimation. Tropaeolum exhibited acclimation to both low and high temperatures. Plants grown at 25 °C maintained their photosynthetic capacity, had a higher optimum temperature for photosynthesis and lower mitochondrial respiration in light compared to the 20 °C grown plants. Tropaeolum grown at 15 °C had higher photosynthetic capacity with both higher Vcmax and Jhigh.submitted by Nicola WegmayrMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2024Mit deutscher Zusammenfassun
Hydrogeolocial 3D-modelling of Totes Gebirge karst basin supplying Lake Altaussee using VisualKARSYS platform
No full textDer Altausseer See, Steiermark, Österreich, wird von Unterwasserkarstquellen gespeist, die einen Teil des umgebenden Toten Gebirges entwässern. Allerdings ist unbekannt, wie groß und wo dieses Einzugsgebiet ist. Daher lag der Fokus dieser Arbeit darauf, ein Verständnis für die hydrogeologische Struktur des Plateaus zu erwerben, und das Einzugsgebiet einzugrenzen. Der methodische Fokus hierzu war VisualKARSYS, eine offene Onlineplattform zur hydrogeologischen Karstmodellierung des Schweizer Instituts für Speläologie und Karstforschung (SISKA). Dessen Stärke liegt in der unkomplizierten, leicht zu iterierenden Erstellung geologischer Modelle und des konzeptionellen Karstverständnisses, bei dem die Topographie der Aquicluden sowie die Lage und Höhe der Quellen bestimmen, wo phreatische und vadose Zonen des verkarsteten Gesteins liegen. So können Einzugsgebietsgrenzen gezeichnet und abflussabhängige Verbindungen zwischen Grundwasserkörpern erkannt werden. Um diese Resultate zu validieren wurde eine Wasserbilanzierung auf zweierlei Art durchgeführt: Zuerst wurden die Tagesniederschläge dreier Wetterstationen der Region, unter Annahme eines jährlichen Evapotranspirationsverlusts, mit dem Seenabfluss gegenübergestellt. Verglichen wurde dies mit einer Schätzung auf Basis eines minimalen spezifischen Abflusses aus Karstgebirgsgebieten und es minimalen Seenabflusses. Aufgrund der geringen Datenqualität und -menge können die Resultate nur eine Größenordnung der echten Gegebenheiten sein: Zwischen 60 und 100 km² entwässern durch den See. Der für diese Arbeit zusammengetragene Wissenskörper kann aber gut als Basis für weitere Forschungen dienen. Drei große Lücken tun sich hier auf: Geologische und meteorologisch-hydrologische Datenerhebung auf dem Plateau, sowie moderne Markierungsversuche, um hydraulische Verbindungen sicherzustellen.Lake Altaussee, Styria, Austria, is fed by underwater karst springs which drain a part of the surrounding massif, the Totes Gebirge. However, it is unknown how large and where this catchment is. It was thus the aim of this thesis to gain an understanding of the hydrogeological structure of the plateau and to delineate the catchment boundary of Lake Altaussee. The main methodological focus was the online, free hydrogeological karst modelling platform VisualKARSYS, developed by the Swiss Institute for Speleology and Karst Studies (SISKA). Its strengths lie in the uncomplicated construction of a geological model which can be iterated upon easily, and in the conceptual approach to karst aquifers, using the adjacent aquiclude topography and spring location and height to define vadose and phreatic zones within the karstified rock. On this basis, the catchment boundary can be drawn and flow condition-dependent connections between groundwater bodies can be recognised. To validate these results, a hydrological water balance model was implemented using two approaches and 48-year time series: First, the daily precipitation data from three weather stations was matched to the discharge from the lake under assumption of a flat evapotranspirative loss per year. This was compared to an estimation using a minimum specific discharge of mountainous karst catchments with the minimum discharge from the lake. Due to the poor quantity and quality of data, the results can only be understood as an order-of-magnitude estimation. Between 60 and 100 km² are estimated to feed the lake. Seen as a synthesis of varied sources of data regarding the topic, the acquired body of knowledge could serve as a starting point for more focused research in the region. Three main areas of outstanding research spring to the fore: geological surveying, collection of precipitation and evapotranspiration data from the plateau, and modern tracer testing to prove hydraulic connections.submitted by Eric SMITMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2024Mit deutscher Zusammenfassun
Landwirtinnen Landwirte
No full textDie Anpassungskapazität von Landwirt:*innen gewinnt an Bedeutung, da die Landwirtschaft bereits stark von Klimaveränderungen betroffen ist. Die bisherige Forschung in den Bergregionen Europas konzentriert sich bei der Anpassungskapazität auf den Tourismus und die Forstwirtschaft, während Nutztierhalter*innen kaum Beachtung fanden. Diese Arbeit untersucht, welche Faktoren die wahrgenommene Anpassungskapazität der Nutztierhalter*innen in der Schweizer Bergregion Graubünden an Klimaveränderungen beeinflussen. Im Zentrum stehen die Nutztierhalter*innen, die im Pilotprojekt Klimaneutrale Landwirtschaft Graubünden aktiv sind. Mit 22 Nutztierhalter*innen sowie vier Agrarexpert*innen wurden leitfadengestützte Interviews geführt. Die Datenerhebung und die qualitative Inhaltsanalyse basieren auf den sieben Kapitalformen des Community Capital Frameworks. Die Ergebnisse zeigen, dass die befragten Landwirt*innen das Natur-, Sozial-, Human- und finanzielle Kapital als entscheidend für ihre Anpassungskapazität an Klimaveränderungen einschätzen. Sie berichten von der Bedeutung der Bodenfruchtbarkeit und des Tierwohls für Ihren Betrieb und schätzen den Wissensaustausch und den Zugang zu Fortbildungen im Rahmen des Pilotprojektes Klimaneutrale Landwirtschaft Graubünden. Die vom Pilotprojekt bereit gestellten Finanzmittel bewerten die Landwirt*innen als essenziell für die Umsetzung von Anpassungs- und Klimaschutzmaßnahmen. Dadurch werden ihre wahrgenommene Selbstwirksamkeit und Anpassungskapazität erhöht. Dagegen stellen die wahrgenommenen geschlechtsspezifischen Normen und traditionellen Rollenbilder die Interviewpartnerinnen vor Herausforderungen. Zur Erhöhung der Anpassungskapazität an Klimaveränderungen können Investitionen des Kantons Graubünden und des Pilotprojektes in die Weiterbildung von Landwirt*innen, den Austausch in den Arbeitskreisen, die Mitfinanzierung von Anpassungs- und Klimaschutzmaßnahmen und den Abbau von geschlechtsspezifischen Normen beitragen.Farmers’ adaptive capacity to climate change is increasing in importance, as agriculture has already experienced severe impacts of climate change. Research on the adaptive capacity of mountainous regions in Europe has largely focused on tourism and forestry, whereas livestock farmers have received only limited attention. This research explores the factors influencing the perceived adaptive capacity of livestock farmers in the Swiss mountainous region of Grisons. The focus is on livestock farmers operating in the pilot project “Climate-neutral agriculture in Grisons”. Semi-structured interviews were conducted with 22 livestock farmers and four agricultural experts. The data collection and qualitative content analysis were based on the seven forms of capital outlined in the Community Capital Framework. The results reveal that the interviewed livestock farmers consider natural, social, human, and financial capital as critical for their adaptive capacity. The interviewees highlight the importance of soil fertility and animal welfare for their farms, and they appreciate the knowledge exchange and the access to advanced trainings organized by the pilot project. They appraise the financial capital provided by the pilot project as essential for implementing climate change adaptation and mitigation measures on their farms. These factors enhance the interviewees' perceived self-efficacy and adaptive capacity. In contrast, the interviewed female farmers perceive gender social norms as considerable challenge. To increase the adaptive capacity to climate change, the canton Grisons and the pilot project could invest in trainings, in exchange of farmers in working groups, in co-financing of climate change adaptation and mitigation measures, and in dismantling gender social norms.verfasst von Barbara FelmerMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2024Mit englischer Zusammenfassun
Biegetragverhalten schlanker vorgespannter Betonträger aus HPC und UHPC mit nichtmetallischer Bewehrung : analytische und experimentelle Untersuchungen
No full textBis zu 8% der weltweiten CO2-Emissionen sind auf die Produktion von Zement zurückzuführen. Aufgrund der Klimakrise ist es daher unerlässlich auch in diesem Bereich Einsparungen zu finden. Dabei gibt es eine Vielzahl an Möglichkeiten. In dieser Arbeit wird die Reduktion der verwendeten Ressourcen, Beton und Bewehrung, durch die Verwendung von Materialien mit sehr guten Festigkeitseigenschaften sowie einer damit einhergehenden Optimierungsmöglichkeit des Tragwerksquerschnitts angestrebt. Hierfür wird Ultra-High-Performance-Concrete (UHPC) bzw. High-Performance-Concrete (HPC) in Kombination mit vorgespannter Carbonfaserverbundkunstoff-Bewehrung sowie konstruktiver Mattenbewehrung aus Glas- und Carbonfaserverbundkunstoff eingesetzt.Um die Anwendung von schlanken vorgespannten Betonträgern, beziehungsweise Deckenelementen, aus HPC und UHPC mit nichtmetallischer Bewehrung zu etablieren ist eine unkomplizierte und sichere Bemessung und Produktion, neben einiger anderer Randbedingungen, unerlässlich. Derzeit führen jedoch fehlende Normen dazu, dass Faserverbundkunstoff als Bewehrung nur mit größerem Aufwand, beispielsweise nach umfassenden Versuchen, eingesetzt werden kann.Ziel dieser Arbeit war es daher herauszufinden, welche Bemessungsansätze in Anlehnung an die geltenden Normen, beziehungsweise aus anderer Forschung, für solche Bauteile anwendbar beziehungsweise geeignet sind. Hierzu wurden die im Zuge der Dissertation von Hammerl optimierten Deckenelemente nachgerechnet und die Bemessung mit den Ergebnissen der durchgeführten Biegeversuche verglichen. Die geltenden normativen Einschränkungen wurden dabei außeracht gelassen.Durch den Vergleich der Berechnungen mit den Versuchsergebnissen konnte die Anwendbarkeit der Bemessungsansätze evaluiert werden.Die Ergebnisse zeigen, dass eine Berechnung mit vorhandenen Ansätzen möglich ist. Die Einsatzgrenzen beziehungsweise die Randbedingungen der vorhandenen Formeln müssen jedoch teilweise noch weiter untersucht werden.Up to 8% of global CO2 emissions are caused by the production of cement. Given the continuously worsening climate crisis, it is therefore essential to find savings in this area too among many others. There are a variety of approaches to reach this. This work aims to reduce the resources used by using materials with very good strength properties and the resulting potential to optimize the cross-section. For this purpose, ultra-high-performance concrete (UHPC) and high-performance concrete (HPC) are used in combination with prestressed carbon fiber reinforced polymer (CFRP) rods and constructive mesh reinforcement made of glass and carbon fiber reinforced polymer.To establish the application of slender prestressed concrete beams or slab elements made of HPC and UHPC with non-metallic reinforcement, a straightforward design and production process, along with several other boundary conditions, is essential. However, current restrictions like missing standards among others prevent that fiber reinforced polymer can be used efficiently and safely as reinforcement.The aim of this work was therefore to determine which design approaches, based on the current standards and other research, are applicable and suitable to such components. For this purpose, the optimized slab elements from Hammerl’s dissertation were recalculated, and the design was compared with the results of the bending tests conducted. The current normative restrictions, including the prohibition of prestressing this reinforcement material, were disregarded.By comparing the calculations with the test results, the applicability of the design approaches could be evaluated.The results show that a calculation using existing design approaches is possible. However, the limits of application or the boundary conditions of the existing formulas still need to be further investigated in some cases.verfasst von Matthias RüfMasterarbeit BOKU University 2024Mit englischer Zusammenfassun
Indicator based assessment of the benefits of green and grey roof utilization alternatives : a case study of Vienna´s potential
No full textAls mögliche Antwort auf die negativen Auswirkungen des Klimawandels und der zunehmenden Urbanisierung befasst sich diese Arbeit mit der Notwendigkeit für Städte wie Wien, sich wirkungsvoll anzupassen. Innovative und natur-basierte Lösungen gelten als essenzielle Elemente der urbanen Klimawandelanpassungsstrategie, um beispielsweise den städtischen Wärmeinseleffekt und Überschwemmungen zufolge des hohen Versiegelungsgrads zu begegnen. Die Arbeit konzentriert sich dabei auf die enorme, meist ungenutzte Ressource der städtischen Dachflächen und untersucht das Potenzial der Integration von extensiven und intensiven Dachbegrünungen, Photovoltaikanlagen und Regenwassernutzungssystemen. Zwölf Indikatoren werden untersucht, um den Beitrag dieser Alternativen zur Verbesserung der städtischen Resilienz und Kreislaufwirtschaft zu bewerten. Dabei wird, unter anderem, das Potenzial der Regenwasserrückhaltung und der alternativen Wasserversorgung, Verdunstung, Kohlenstoffspeicherung und Lebensmittelproduktion, sowie die Verbesserung der Luftqualität, und Erzeugung erneuerbarer Energie den Investitions- und Wartungskosten gegenübergestellt. Anhand einer umfassenden Literaturrecherche werden diese zunächst pro Quadratmeter Dachfläche ausgewertet. Anschließend wird die Untersuchung mittels einer GIS-Analyse auf alle potenziell geeigneten Dachflächen Wiens ausgeweitet, um die Auswirkungen auf Stadtebene zu bewerten, wobei jene in Denkmalschutzgebieten ausgeschlossen werden. Die Ergebnisse veranschaulichen die Stärken und Schwächen der einzelnen Alternativen und geben Aufschluss über ihre Anwendungsgebiete und ihren potenziellen Beitrag zur Eindämmung der Auswirkungen des Klimawandels und der Bewältigung weiterer urbaner Herausforderungen. Durch die Übertragung dieser Ergebnisse in verständliche Größen dient die vorliegende Arbeit als Entscheidungsgrundlage und trägt dazu bei, die breite Umsetzung von nachhaltigen Dachsanierungsstrategien in Wien und darüber hinaus zu fördern.In response to the diverse challenges posed by climate change and increasing urbanization, this thesis addresses the need for cities like Vienna to adapt effectively and increase resilience against climate consequences. The high degree of surface sealing in urban areas exacerbates issues such as the urban heat island effect and flooding, making it essential to explore innovative and nature-based solutions. By focusing on the vast yet underutilized resource of rooftops, the thesis investigates the potential of integrating extensive and intensive green roofs, photovoltaic systems, and rainwater harvesting systems. A comprehensive methodological framework, comprising twelve indicators is employed to assess the effectiveness of these alternatives in enhancing urban resilience and circularity. The roof’s impact on the water balance is covered by the indicators of stormwater retention capacity, alternative water provision and rate of evapotranspiration, which further enables local heat mitigation. The amount of carbon sequestered and emissions avoided are juxtaposed with the system’s environmental impact of production. Potential generation of renewable energy and production of food is investigated, as well as investment and maintenance costs. Further indicators address the purification of air and stormwater runoff. Initially evaluated at a parametric level, per square meter of roof area, the study then upscales the analysis to assess the potential impact at the city scale using GIS analysis of suitable roof areas, excluding heritage protection zones. The results highlight the comparative strengths and weaknesses of each alternative, providing insights into their applicability and potential contribution to mitigating climate change and addressing urban challenges. By translating these findings into accessible terms, the thesis aims to facilitate informed decision-making and promote the widespread adoption of sustainable roof retrofit strategies in Vienna and beyond.submitted by Alessa Isabella Rosmarie KlieMasterarbeit BOKU University 2024Mit deutscher Zusammenfassun
Analyse von Vehicle-to-Grid als Technologie und Identifikation von hemmenden Faktoren bei der Entwicklung zur Marktreife
No full textVor dem Hintergrund engagierter Klimaziele bis 2030, einem höheren Anteil an erneuerbaren Energien im Stromnetz und einer steigenden Elektrifizierung der Energienachfrage, braucht es zukunftsfähige Technologien zum Ausgleich der höher werdenden Volatilitäten im Stromnetz. Vehicle-to-Grid (V2G) kann gemäß der Forschungsliteratur eine dieser Technologien sein, hat sich aber bis heute noch nicht zur Marktreife entwickelt. Im Rahmen dieser Masterarbeit wurden acht Experteninterviews durchgeführt, mithilfe derer die Gründe, warum V2G noch nicht in der Praxis eingesetzt werden kann, identifiziert wurden. Es wurden 11 relevante Gründe identifiziert: „Strategie- und Forschungsphase“ (23x), „Regulatorische Rahmenbedingungen sind unklar oder fehlen“ (22x), „Fehlende Hardware (Autos und Ladeinfrastruktur)“ (22x), „Fehlende einheitliche Standards“ (16x), „Fehlender Business-Case“ (14x), „Einführung und Durchführung kompliziert“ (14x), „Fehlendes Smart-Grid“ (12x), „Teilnahmebereitschaft“ (12x), „Außendienst/Homeoffice“ (11x), „Langsame Umsetzung“ (10x) und „Kapazität ist zu klein für Geschäftsmodell“ (9x). Die Ergebnisse verdeutlichen, dass sich V2G immer noch in einer Forschungsphase befindet. Regulatorische Rahmenbedingungen und einheitliche Standards in der Industrie entwickeln sich gerade. Hinzu kommt, dass es noch keine BVs und Ladestationen mit CCS-Ladesystem gibt, mit denen V2G in der Praxis umgesetzt werden kann. Damit eine Nutzung von V2G möglich wird, sollten sich Entscheidungsträger auf die Bereiche regulatorische Klarheit, Anreize für OEMs und Hersteller von Ladestationen zur Implementierung einer V2G-Funktionalität, einheitliche europäische Standards und die Umsetzung eines Smart-Grids konzentrieren. V2X-Anwendungen wie V2L, V2H oder V2B werden zusätzlich dazu beitragen, das Verständnis für die V2G-Technologie unter potenziellen Nutzern zu erhöhen.Given the ambitious climate targets for 2030, a higher share of renewable energies in the electricity grid and increasing electrification of energy demand, future-proof technologies are needed to mitigate the increasing volatility in the electricity grid. According to the research literature, vehicle-to-grid (V2G) could be one of these technologies, but it has not yet reached market maturity. As part of this master's thesis, eight expert interviews were conducted to identify the reasons why V2G has still not been implemented in practice. 11 relevant reasons were identified: „Strategy and research phase“ (23x), „Regulatory framework is unclear or missing“ (22x), „Missing hardware (cars and charging infrastructure)“ (22x), „Missing universal standards“ (16x), „Missing business case“ (14x), „Implementation and execution are complicated“ (14x), „Missing smart grid“ (12x), „Willingness to participate“ (12x), „Field service/homeoffice“ (11x), „Slow implementation“ (10x) and „Capacity is too small for business model“ (9x). The results show that V2G is still in a research phase. Regulatory framework conditions and uniform standards in the industry are currently being developed. In addition, there are still no BVs and charging stations with CCS charging technology with which V2G can be implemented in practice. To enable the use of V2G, decision-makers should focus on the areas of regulatory clarity, incentives for OEMs and charging station manufacturers to implement V2G functionality, uniform European standards and the implementation of a smart grid. V2X applications such as V2L, V2H or V2B will also help to increase the understanding of V2G technology among potential users.verfasst von Fabienne Judith ScheucherMasterarbeit BOKU University 2024Mit englischer Zusammenfassun
Establishment of a 3D axolotl limb culture system
No full textDer Axolotl-Salamander (Ambystoma mexicanum) ist ein wertvolles Modell zur Untersuchung der Regeneration, da er komplexe Körperteile wie Gliedmaßen regenerieren kann. Dafür sind ein Wundepidermis, das die Amputationsstelle umhüllt, sowie Morphogene wie Fgf8 und Shh erforderlich, die im anterioren beziehungsweise posterioren Blastem exprimiert werden. Da die Erforschung der Axolotl-Regeneration in vivo herausfordernd ist, bieten Zellkultursysteme eine vereinfachte und kontrollierbare Umgebung. Studien an Salamander-Zellkulturen wurden bereits durch die Explantation von Blastemen durchgeführt, jedoch sind diese Systeme schwer kontrollierbar. In dieser Arbeit haben wir ein 3D-Zellkultursystem für Axolotl-Gliedmaßen entwickelt, basierend auf Zellen der Bindegewebslinie. Mithilfe neuer transgener Reporter und fluoreszenzaktivierter Zellsortierung konnten wir 3D-Zellaggregate aus spezifischen Zelltypen mit präziser Zellanzahl erzeugen. Wir charakterisierten Reporter, die spezifisch für alle, anteriore oder posteriore oder regenerierende Bindegewebszellen sind, und isolierten so spezifisch Bindegewebszellen, die nach zwei Tagen kompakte 3D-Zellaggregate bildeten. Serumreiches DMEM/F12 Zellkulturmedium ergänzt mit nicht-essentiellen Aminosäuren (NEAA) unterstützte das Blastemwachstum am besten. CHIR99021 stabilisierte die Blastem-Identität und reduzierte möglichen Zelltod, während FGF8 kompaktere 3D-Zellaggregate bildete. Zudem zeigten gemischte anteriore und posteriore Bindegewebszellen in 3D-Zellaggregaten eine Selbstorganisation. Das 3D-System ermöglicht die Rekonstruktion des anterior-posterioren Signalnetzwerks (Fgf8-Shh). Durch die gezielte Kontrolle dieser Signale könnten variable Signalniveaus erzeugt und damit unterschiedliche Gewebemengen hergestellt werden.The axolotl salamander (Ambystoma mexicanum) is a valuable model organism for studying questions in regeneration as it can regenerate highly complex body parts such as limbs. Axolotl limb regeneration requires a wound epidermis enveloping the amputation site and morphogens like Fgf8 and Shh which are expressed in the anterior and posterior of the blastema, respectively. Since studying axolotl limb regeneration can be challenging and some aspects cannot be addressed in vivo, cell culture systems can provide a simplified and controllable environment. Studies in salamander cell culture have already been performed by explanting blastemas. However, these culture systems are not very controllable. Here, we established a 3D axolotl limb cell culture system starting from connective tissue (CT) lineage cells by taking advantage of newly available axolotl transgenic reporters and fluorescence-activated cell sorting. This allows us to generate spheroids from a specific cell type and a precise number of cells. We characterized transgenic reporters specific to all, anterior or posterior CT lineage cells, as well as specific to regenerating blastema cells. From this, we were able to purify CT lineage cells to generate compact spheroids after two days. We show that high serum DMEM/F12 cell culture media supplemented with NEAA can support blastema growth best. Furthermore, CHIR99021 and FGF8 can improve spheroid cultures. CHIR99021 can maintain blastema identity in spheroids generated from a blastema and can reduce putative cell death. FGF8 showed an improved spheroid compaction. Moreover, we show that equally mixed anterior and posterior CT lineage cells may self-organize apart in spheroids.The 3D cell culture system can allow us to reconstitute the anterior-posterior (Fgf8-Shh) signaling network. If they can switch on signaling circuits like Fgf8 and Shh and if we can control these, it would allow us to have different levels of signaling to make different amounts of tissue.submitted by Sarah Alexandra PlattnerMasterarbeit BOKU University 2024Mit deutscher Zusammenfassun
Developing the pathosystem Fusarium fujikuroi spp.-Arabidopsis thaliana to get insights into the role of fungal-derived phytohormones
No full textPhytohormone regulieren praktisch alle Aspekte der Pflanzenentwicklung. Auxine, Gibberelline und Cytokinine gehören zu den wichtigsten Wachstumsregulatoren der Pflanzen. Es scheint jedoch, dass diese Hormone nicht nur in der Pflanzenentwicklung eine Rolle spielen, sondern auch die Interaktion mit Umweltstressfaktoren, wie z. B. pflanzenpathogenen Pilzen, sowohl negativ als auch positiv beeinflussen. Einige Pilze können während der Infektion Phytohormone produzieren. Welche Rolle die vom Pilz produzierten Phytohormone während einer Infektion spielen, ist jedoch noch weitgehend unklar und war daher Ziel der vorliegenden Studie. Das Hauptziel der Masterarbeit lag in der Implementierung eines robusten und zuverlässigen Pathosystems. Für die Etablierung des Pathosystems wurden zum einen Mitglieder des Phytohormon-produzierenden Fusarium fujikuroi-Artenkomplexes und zum anderen Arabidopsis thaliana verwendet. Die Ergebnisse zeigen Penetrationsereignisse der Wurzelzellen durch den Pilz und die Verteidigung der Pflanze durch die Bildung einer Ligninverhärtung, was auf eine echte Interaktion zwischen beiden Organismen hindeutet. Außerdem wurden erste Infektionsstudien sowohl mit Pflanzen- als auch mit Pilztransformantenstämmen durchgeführt, welche nützliche Erkenntnisse über das Verhalten der Pflanzen während der Infektion lieferten. Durch Verwendung des Pathosystems können die Prozesse, die während der Infektion mit phytohormonproduzierenden Pilzstämmen ablaufen, in Zukunft untersucht werden und somit ein besserer Einblick in die Rolle der Hormone während der Infektion gewonnen werden.Phytohormones virtually regulate all aspects of plant growth and development. Auxins, gibberellins and cytokinins are among the most important plant growth regulators. However, it appears that they not only play a role in plant development but also in the interaction with environmental stress factors such as fungal plant pathogens in both negative and positive ways. Some fungi can produce phytohormones during infection. Yet, the role of fungal-derived phytohormones during infection is still largely unknown. The aim of the present study was to improve the understanding of the role fungal-derived phytohormones play during infection. The main endeavor of the master thesis was the implementation of a robust and reliable pathosystem. This was achieved using members of the phytohormone-producing Fusarium fujikuroi species complex and Arabidopsis thaliana. The results show penetration events of the fungus into the root cells and the defence of the plant through the formation of a lignin plug, suggesting a true interaction between both organisms. Furthermore, first infection studies were carried out with both plant and fungal transformant strains, which provided useful knowledge on the behaviour of the plants during infection. The pathosystem will allow us to study the ongoing processes during infection with phytohormone-producing fungal strains. This will help to gain a better insight into the effects of fungal-derived phytohormones during infection.Schlagwortesubmitted by Elias MessnerMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 202
Stability and cellular uptake of parvalbumin-zein fusion protein bodies
No full text“Protein bodies” (PBs) sind Speicherorganellen in Getreidesamen, wo sie das embryonale Gewebe während der Keimung mit Aminosäuren versorgen. PBs stellen über lange Zeiträume einen stabilen Speicher dar, welcher eine Möglichkeit bietet, nicht-native, weniger stabile Proteine zu schützen. Ein solches Protein ist die hypoallergene, mutierte Version des Karpfen-Parvalbumins (CM). Im Gegensatz zu dessen Wildtyp (CW) wird CM bei Fisch-Allergikern nicht von IgE Antikörpern erkannt, wodurch eine möglicherweise tödliche Anaphylaxie bei therapeutischer Anwendung vermieden wird. Obwohl die Verabreichung von CM sicherer ist als die des hochgradig kreuzreaktiven Hauptallergens CW, so ist durch die verringerte Stabilität CM als Therapeutikum mit oraler Verabreichung unwirksam. Um die Stabilität zu erhöhen, wurde es deshalb mit verschiedenen Zeinen, den Bausteinen von PBs fusioniert und in N. benthamiana hergestellt. Je nach Zein-Fusionspartner führte dies zu einer Verkapselung des Antigens entweder in der Hülle oder im Kern. Mit Hilfe von simulierten Verdauungstests wurde die Stabilität dieser PBs bewertet, wobei die höchste Stabilität in der Kernverkapselung festgestellt wurde. Um einen immunologischen Effekt zu erzielen muss das Antigen nicht nur den Magen passieren, sondern auch mit den Zellen des Immunsystems im Dünndarm interagieren. Durch Inkubation von intestinalen Zellen (Caco-2) mit PBs wurde die Aufnahme in Zellen untersucht. Mittels Einsatzes verschiedener Farbstoffe und Techniken wurde ein Modell der Aufnahme erstellt, bei dem die PBs durch Endozytose in die Zelle gelangen und dann unter Beteiligung der Lysosomen prozessiert werden. Diese Erkenntnisse legen den Grundstein für die Entwicklung einer Toleranz-induzierenden Behandlung, die dringend benötigt wird, da es derzeit keine therapeutischen Möglichkeiten für Fischallergien gibt.Protein bodies (PBs) are storage organelles found in the seeds of cereals, where they supply the embryonic tissue with amino acids during germination. To fulfil their purpose in their native environment, they have evolved to be stable over long periods of time, sparking the idea that they may be useful in protecting other proteins that lack stability. One such protein is the hypoallergenic carp mutant parvalbumin (CM). Unlike its wild-type (CW) counterpart, CM is not recognized by IgE antibodies in allergic individuals, thus avoiding possibly fatal anaphylaxis upon therapeutic application. Although administration of CM is safer than the highly cross-reactive major fish allergen CW, the much lower resistance to digestion in the gastrointestinal tract makes it ineffective as an orally administered therapeutic. To increase the stability of CM, it was fused to different zeins, the building blocks of protein bodies, and produced in N. benthamiana. Depending on the zein fusion partner, this led to the encapsulation of the antigen either in the shell or in the core of the PBs. By employing simulated digestion assays, the stability of these PBs was evaluated, and the highest stability was confirmed for core encapsulation. To induce tolerance to the allergen, the antigen must not only pass through the stomach, but also has to interact with cells of the immune system in the small intestine. By incubating intestinal cells (Caco-2) with protein bodies, cellular uptake was examined. By using different dyes and techniques, a model of uptake was created in which protein bodies enter the cell by endocytosis and are then processed with the involvement of lysosomes. This research lays the foundation for the development of an effective tolerance-inducing treatment, which is much needed as there are currently no therapeutic options available for fish allergies.submitted by Maximilian KyralMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2024Mit deutscher Zusammenfassun
The role of community-supported agriculture in transforming the third food regime in the Czech Republic
No full textDiese Arbeit behandelt die drängende globale Notwendigkeit nach nachhaltigen Ernährungssystemen und analysiert die schädlichen Auswirkungen des vorherrschenden dritten Nahrungsregimes auf Umwelt und Gesellschaft. Sie untersucht das transformative Potenzial von Community Supported Agriculture (CSA)-Initiativen der alternativen Lebensmittelnetzwerke (AFN) in der Tschechischen Republik. Qualitative Methoden, inklusive Literaturrecherche und zwölf semi-strukturierte Interviews mit CSA-Teilnehmer:innen, wurden angewendet und ergänzt durch qualitative Inhaltsanalyse. Der interdisziplinäre Rahmen wertebasierter Produktions- und Konsumweisen (VBMPC) analysiert CSA-Initiativen in den Dimensionen Werte, Materialität und Institutionen. Zu den zugrundeliegenden Werten gehören Umweltschutz, Gemeinschaft, ethischer Konsum und Gesundheit. Soziale Herausforderungen umfassen wirtschaftliche Hindernisse, Kommunikationsprobleme und soziale Einstellungen. Materielle Herausforderungen beinhalten Saisonalität, Umweltbedenken und Ressourcenmanagement. CSA-Initiativen agieren weitgehend unabhängig, jedoch nicht gänzlich frei von institutionellem Einfluss. Potenzielle finanzielle Unterstützung auf regionaler und lokaler Ebene bietet Chancen, birgt jedoch auch Herausforderungen. CSAs in der Tschechischen Republik spielen eine transformative Rolle, indem sie die industrialisierten Ernährungssysteme hinterfragen und lokale, nachhaltige Landwirtschaft fördern.This thesis addresses the pressing global need for sustainable food systems by analysing the harmful effects of the third food regime on both the environment and society. Specifically, it investigates the transformative potential of Community Supported Agriculture (CSA) initiatives within Alternative Food Networks (AFN) to challenge the existing food regime in the Czech Republic. Qualitative methods, including literature research and twelve semi-structured interviews with diverse CSA participants, were employed, complemented by qualitative content analysis. Utilizing an interdisciplinary framework of values-based modes of production and consumption (VBMPC), the CSA initiatives are analysed through the lens of three analytical dimensions: values, materiality, and institutions. The values that underlie CSA initiatives include environmental awareness and protection, community and solidarity, local and ethical consumption, and health and quality of food. Social challenges encompass economic and financial obstacles, issues related to community building and participation, communication, coordination, and time challenges, as well as prevailing social attitudes and perceptions. Material challenges involve coping with seasonality and crop diversity, addressing climate-related and environmental concerns, and managing technical and resource limitations. CSA initiatives operate independently within the institutional landscape, although not entirely free from institutional influence. Potential institutional support, including financial assistance and non-financial support at regional and local levels, offers opportunities for their development but also poses challenges. CSA initiatives in the Czech Republic play a transformative role by challenging the dominance of industrialized food systems, prioritizing localized, sustainable agriculture, and promoting transparent relationships between consumers and farmers. The thesis highlights the importance of CSA initiatives in reshaping the third food regime toward greater sustainability.submitted by Veronika NováčkováMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 202