University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna
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Assessing demographic patterns in domestic animal breeds and improving accuracy of the DAD-IS database
No full textsubmitted by Laurens Cornelis van der GiessenMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Assessing the environmental impacts of precision agriculture technologies by life cycle assessment and the DeNitrification-DeCompostion process-based soil model
No full textPräzisionslandwirtschaftstechnologien (PATs) sind eventuell Lösungen, um eine klimaschonende Landwirtschaft zu betreiben; ökologische und wirtschaftliche Vorteile sind jedoch noch ungewiss. Ziel dieser Arbeit ist es, die Umweltauswirkungen von PATs durch Kombination der Ökobilanz (LCA) und des biogeochemischen Bodenmodells DNDC zu bewerten. Ein zentraler Aspekt ist der Vergleich der von DNDC simulierten Feldemissionen mit den Emissionsfaktoren des Tier I/II des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) und den Modellen der LCA-Methode SALCA (Swiss Agricultural Life Cycle Assessment). Die Ergebnisse zeigen, dass die positiven Effekte der PATs aufgrund von standort- und technologiespezifischen Faktoren stark variieren. In einem Feldversuch erzielte ein Proximalsensor für die Stickstoffausbringung mit variabler Rate im bestmöglichen Szenario eine 9%ige Reduktion in der Wirkkategorie Klimaänderung (CC). Ein LCA-DNDC-Modell eines theoretischen niederösterreichischen Ackers wurde verwendet, um vier PATs zu bewerten: automatisches Lenksystem, automatische Teilbreitenschaltung, Proximalsensoren und mit Fernerkundungsdaten erstellte Applikationskarten. Proximalsensoren zeigen die höchste Reduktion (17%) in CC. Die Höhe der Einsparungen an landwirtschaftlichen Betriebsmitteln durch PATs hat einen größeren Einfluss auf die Ergebnisse, wobei diese wiederum von Wetter- und Bodenbedingungen vor Ort sowie von Kultur- und Feldeigenschaften beeinflusst werden. Die Ergebnisse zeigen weiters, dass die von DNDC simulierten Feldemissionen niedriger sind als die von TierI/II IPCC und SALCA. Hinsichtlich der Rentabilität profitieren größere Betriebe eher vom Kauf von PATs, kleinere Betriebe eher vom Leasing. Die Umweltauswirkungen der Komponenten der Informations- und Kommunikationstechnologie für den Betrieb von PATs sind minimal, allerdings wird die Datenmenge voraussichtlich zunehmen. Weitere Forschung ist erforderlich, um Diskrepanzen der positiven Ergebnisse zu untersuchen.Precision agriculture technologies (PATs) may offer a solution to achieve sustainable agriculture; however, the environmental and economic benefits of PATs remain uncertain. This study aimed to assess the sustainability of PATs by merging the methodologies of life cycle assessment (LCA) and the biogeochemical Denitrification-Decomposition (DNDC) soil model. A critical aspect of this work involved the comparison of soil emissions simulated by DNDC with widely used methods in life cycle impact (LCI) databases, such as impact factors from the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) tier I/II and the Swiss Agricultural Life Cycle Assessment (SALCA). The results showed high variations in positive impact reductions by PATs due to site- and technology-specific factors. In a field experiment, a proximal sensor was used for variable rate nitrogen application (VRNA), resulting in the best scenario with an 8.66% reduction in climate change (CC). In a theoretical assessment of Lower Austrian arable land four PATs were assessed: automatic steering systems, automatic section control, proximal sensors, and prescription maps. Among these technologies, using proximal sensors for VRNA displayed the highest impact reductions on CC and autosteer the lowest with -17.04 and -2.41%, respectively. However, the results present high uncertainty since experimental variables and site-specific data vary across consulted studies. This work revealed that soil emissions estimated by DNDC were lower than IPCC tier I/II and SALCA methods. In terms of profitability, larger farms were more likely to benefit from buying PATs while smaller farms from leasing them. Moreover, the environmental impacts of information communication technology (ICT) components to operate PATs were minimal, but data accumulation is projected to increase. Further research is needed to address discrepancies in positive results emphasizing local variables to have a comprehensive environmental assessment.submitted by Francisco Javier Medel JimenezLiteraturverzeichnis: Seite 97-101Dissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Hydromorphological characteristics and multiple pressures of Nanxi River : assessment on basis of a catchment wide river typology model and cross-sectional analyses
No full textHydromorphologie wird in Forschung und Legislatur zunehmend anerkannt, allen voran um Strategien zur Minderung anthropogener Einflüsse auf Flussökosysteme zu entwickeln. Diese Arbeit ist Teil eines Pilotprojekts zur Behandlung ökologischer und hydromorphologischer Probleme des Einzugsgebiets des Nanxi-Flusses in der Provinz Zhenjiang in Ost China. Sie trägt zum Verständnis des aktuellen hydromorphologischen Zustands der Nanxi-Flüsse bei und soll die Entwicklung und Umsetzung nachhaltiger Fließgewässermanagementstrategien unterstützen. Die vorliegende Arbeit folgte einem mehrskaligen hierarchischen Ansatz, um die Flusstypologien auf Einzugsgebietsebene sowie hydromorphologische Eigenschaften und Belastungen auf kleinere Skala zu bewerten. Ein GIS-basiertes Flusstypologiemodell wurde unter Verwendung frei zugängliche Bilddaten und eines digitalen Geländemodells erstellt. Das Flussnetz wurde in homogene Abschnitte entsprechend der topografischen Eingrenzung im Tal, des Gefälles, der Hauptzubringer, großer Staudämme und des Flusslaufs eingeteilt. Analysen wurden an 21 Querprofile durchgeführt. Am Nanxi-Fluss und seinen großen Zubringern wurden hydrologische, sedimentologische und geometrische Daten gesammelt. Vier hydromorphologische Belastungsindikatoren wurden verwendet, um das Vorhandensein von kolmatativen Prozessen, organischen Ablagerungen, Ufersicherungsmaßnahmen sowie Schwall und Sunk zu erfassen. Hydromorphologische Merkmale und Belastungen innerhalb des Einzugsgebietes wurden identifiziert, Implikationen auf zentrale fluviale Prozesse diskutiert und eine interne Qualitätsreihung eingeführt. Die Belastungsindikatoren weisen auf signifikante Veränderungen des Abfluss- und Sedimentregimes hin. 5 % der Profile waren von einer Belastung betroffen, 24 % von zwei, 19 % von drei und 52 % von vier. Basierend auf den Ergebnissen werden Empfehlungen für Monitoring Programme entwickelt und weitere Ansätze für hydromorphologische Untersuchungen diskutiert.The field of hydromorphology is increasingly recognized in research and policymaking to develop strategies for the mitigation of anthropogenic impacts on riverine ecosystems. This thesis is part of a pilot project to target ecological and hydromorphological problems of the Nanxi River basin in Zhenjiang Province in East China. It contributes to the understanding of Nanxi Rivers current hydromorphological condition and riverine characteristics and can aid the design and implementation of sustainable river restoration strategies. This thesis followed a multi-scale hierarchical approach to asses catchment wide river characteristics and hydromorphological characteristics as well as pressures at geomorphic scale. A GIS-based river typology model was generated using an open-access digital elevation model and imagery data. The river network was delineated into homogeneous reaches according to river channel confinement, longitudinal slope, main tributary conjunctions, mayor dam walls and channel type. Cross-sectional analyses were conducted on 21 sampling sites from each reach type throughout the river basin. Hydrological-, sedimentological- and geometrical data was collected at Nanxi River and its major tributaries. Four hydromorphological pressure indicators were used to record the presence of armouring and clogging, organic deposits, bank protection measures and the presence of hydropeaking. Hydromorphological characteristics and pressures along the Nanxi River basin were identified, implications on controlling fluvial processes discussed and an internal quality ranking is introduced. The pressure indicators point at significant alterations of flow and sediment regime. 5 % of the cross-sections were affected by one pressure, 24 % were affected by two pressures, 19 % by three and 52 % were affected by all four pressures. Based on the results recommendations for monitoring schemes are derived and further approaches to hydromorphological assessments are discussed.by Fabian FrantaMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher und chinesischen Zusammenfassun
Biotechnical strategies for improving wet-strength of starch-based glues
No full textDie Knappheit und limitierte Verfügbarkeit fossiler Ressourcen zusammen mit einer steigenden Nachfrage durch eine wachsende Bevölkerung macht es unerlässlich umweltfreundliche Alternativen für fossil-basierte Materialien zu finden. Ein dafür geeignetes Ausgangsmaterial ist Lignin, ein Nebenprodukt der Zellstoff- und Papierindustrie, welches überwiegend als minderwertiges Nebenprodukt erachtet wird. Die Laccase-katalysierte Polymerisation von Lignin ergibt einen wasserunlöslichen Stoff, der in Kombination mit (ebenfalls bio-basierten) Additiven ein industriell anwendbares Material liefern könnte. Die Wirkung verschiedener „grüner“ Additive wurde beschrieben, wobei nachhaltige Produkte mit verschiedenen Eigenschaften erzeugt wurden.Stärke kann als Alternative für Klebstoffe auf fossiler Basis verwendet werden, jedoch ist die Nassfestigkeit des biobasierten Klebstoffes geringer als die der formaldehyd-basierten Alternativen. Die hydrophoben Eigenschaften von enzymatisch polymerisierten Lignosulfonaten konnten erfolgreich genutzt werden um die Eigenschaften von Klebstoffen auf Stärkebasis hinsichtlich verschiedener Parameter wie Nassfestigkeit, abhängig von den verwendeten Ligninmengen und Reaktionsbedingungen, erheblich zu verbessern. Letztere wurden mit einer Vielzahl von Analysemethoden untersucht, wie z. B. die Größenausschlusschromatographie um die Änderung der Molekülmassen zu bestimmen, und Rheometrie, um die Zunahme der Viskosität während der Polymerisation zu ermitteln.Zudem konnte gezeigt werden, dass die Eigenschaften von Stärke-Lignin-Klebstoffen durch die Zugabe anderer biobasierter Verbindungen, wie z. B. Carbonsäuren weiter verbessert werden können. Insgesamt veranschaulicht diese Arbeit, dass biobasierte Materialien durch biotechnologische Verarbeitung grüne Produkte mit verbesserten Eigenschaften liefern können, bei gleichzeitiger Umsetzung nachhaltiger Prozesse.The research presented in this thesis was carried out under the “BioSet” project, with the aim to develop binding agents and imparting hydrophobicity using renewable raw materials instead of the widely used synthetic ones. Currently, humanity is facing a severe problem due to our dependence from fossil fuel for the manufacturing of consumer products. Their scarcity and limited amount as well as toxicity and pollutant nature, coupled with the ever-increasing demand from an increasing population makes it inevitable to find environmentally friendly alternatives. These alternatives should be of a sustainable nature, using renewable and non-pollutant raw materials. One of said materials is the lignin, a byproduct of the pulp and paper industry that is mainly considered as waste. Laccase-mediated polymerization produces a water insoluble material that, if combined with plasticizers, could lead to industrially applicable materials. The effects of a variety of “green” plasticizers (malic acid, polyethylene glycol (PEG) having various molecular weights: PEG 200, PEG 400, PEG 600, PEG 1 K, PEG 20 K, sorbitol, glycerol and xylitol) was described, obtaining sustainable products with different properties. Starch can be used as an alternative for fossil-based adhesives, although the performance of the renewable material is lower than the formaldehyde-based products regarding their wet resistance. The hydrophobic properties of enzymatically polymerized lignosulfonates were successfully exploited to improve the performance of starch-based adhesives, with different properties (i.e., wet resistance, bonding time and viscosity) being considerably enhanced depending on the amounts of lignin and reaction conditions utilized. The latter were studied using a varity of analytic tools such as Gel Permation Chromatogrphy, to dermine the increase of molecular masses, and rheometer to determine the increase in viscosity during polymerization. Furthermore, it was demonstrated that the properties of starch-lignin adhesives can be improved further with the addition of other bio-based compounds, such as carboxylic acids (i.e., citric acid and 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid). Overall, this thesis shows that bio-based materials combined with biotechnology-based processing can lead to green products with improved properties concomitantly implementing sustainable processes.submitted by Miguel Jimenez BartolomeDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Effects of grazing on breeding performance of selected ground nesting birds on a wet grassland site
No full textWährend der Brutsaison 2021 wurde eine deskriptive Studie an ausgewählten boden-brütenden Vögeln an einem Feuchtwiesen-Standort in Mecklenburg-Vorpommern, Deutschland, durchgeführt. Die Auswirkungen von weidenden Rindern auf das Brutverhalten standen dabei im Fokus.Die Daten über die lokale Brutvogel-Gemeinschaft wurden mittels Revier-Kartierung und Nester-Suche von April bis Juli erhoben, als zwei verschiedene Beweidungsformen (intensiv und extensiv) auf zwei Teilflächen angewandt wurden.Insgesamt 60 verschiedene Vogelarten nutzten die Untersuchungsfläche während der Brutsaison, und 4 bodenbrütende Arten wurden dabei untersucht:Eine Limikolen-Art -Kiebitz Vanellus vanellus- und drei wiesenbewohnende Sperlingsvögel -Feldlerche Alauda arvensis, Wiesenpieper Anthus pratensis und Schafstelze Motacilla flava ssp..Die Auswirkungen der Beweidung wurden durch einem Vergleich der erhobenen Parameter Diversität, Brutrevierdichte und Bruterfolg untersucht:Auf Ebene der Bodenbrüter-Gemeinschaft konnte eine positive Tendenz in Richtung extensiver Beweidungsform festgestellt werden, wobei die 4 Arten unterschiedlich auf direkten (Trampeln) und indirekten (Veränderungen der Vegetationsstruktur) Beweidungsdruck reagierten. Da eine statistische Analyse der Ergebnisse aufgrund zu geringer Stichprobengröße nicht durchgeführt werden konnte, wird auf die Wichtigkeit weiterführender Studien in größerem landschaftlichem Maßstab sowie auf notwendige Anpassungen der Methoden hingewiesen.Neben der Beweidung konnten noch weitere auf das Brutverhalten von Bodenbrütern einflussnehmende Faktoren festgestellt werden:Die Zeitfenster der Beweidung -stellvertretend für agrarökonomische Entscheidungen-, Prädation, Vegetation, landwirtschaftliche Praktiken und Mikro-Strukturen der Untersuchungsfläche.Für zukünftige Management-Entscheidungen wurden Empfehlungen erarbeitet, wobei auf die Eignung der Untersuchungsfläche als Weide und potentielles Brutvogel-Habitatat Rücksicht genommen wurde.In breeding season 2021, a descriptive study on breeding ground nesting birds was conducted at a wet grassland site in Mecklenburg-Vorpommern, Germany. The goal was to describe the effects of grazing cows on breeding performance of resident ground nesting birds. Information on the local bird community was obtained via territory mapping and nest searching from April to July, when two different grazing regimes (intensive and extensive) were implemented on two `Sub-Sites`.A variety of 60 bird species visited the study site throughout breeding season, and four ground nesting species of interest developed breeding territories:One wader species (Northern Lapwing Vanellus vanellus) and three grassland passerine species (Eurasian Skylark Alauda arvensis, Meadow Pipit Anthus pratensis and Western Yellow Wagtail Motacilla flava ssp.).By comparing species diversity, density of breeding territories and breeding success at the two Sub-Sites, the effects of grazing were tested:Breeding territory density at the community level showed a tendency towards the extensive grazing regime, but responses to direct (trampling) and indirect (changes in vegetation structure) grazing pressure vary between those four species. Unfortunately, sample size stayed too low for a statistical analysis of the results, showing the need for further studies on a bigger (landscape) scale and adaptations in methodology.Besides grazing, further influences for ground nesting bird`s breeding performance were detected: The grazing schedule -representing economic management decisions- predation, vegetation, agricultural melioration practices and `patchiness` of the study site.For guiding future grazing and conservation decisions, a set of recommendations rounds up this study, taking into account the characteristics and possibilities of the study site as a pasture as well as a potential breeding habitat for endangered ground nesting bird species.submitted by Jonas KatamayMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Understanding fuel efficiency in cable yarding operations : automated machine sensor based data analysis
No full textIn den letzten Jahrzehnten konzentrierte sich die Entwicklung der Holzerntetechnologien vor allem auf die Verbesserung von Maschinen und Systemen, auf Optimierungen und Veränderungen im elektronischen und mechanischen Bereich.In dieser Arbeit wurden Entwicklungen untersucht, um mögliche Verbesserungen bei der Holzernte zu ermitteln. Der erste Teil konzentrierte sich auf die Produktivität und den Kraftstoffverbrauch eines Holzerntesystems. Für diese Untersuchungen wurde ein Mastseilgerät, ausgestattet mit einem dieselbetriebenen Laufwagen und einem Energie rekuperierenden Laufwagen eingesetzt. Diese Arbeit ermöglichte einen direkten Vergleich der Produktivität und des Kraftstoffverbrauchs der eingesetzten Technologie. Die durchschnittliche Produktivität betrug 21,9 m³ PSH0-1 bei 0,89 m³ durchschnittlichem Baumvolumen und 58,4 m durchschnittlicher Rückedistanz. Für den dieselbetriebenen Laufwagen betrug der durchschnittliche Kraftstoffverbrauch 1,27 ± 0,97 l m-3 und 0,88 ± 0,56 l m-3 für den rekuperierenden Laufwagen. Alle benötigten Informationen wurden durch Rohdaten der Maschinensensoren bereitgestellt, die mit Datenloggern erfasst wurden, die mit dem Controller Area Network verbunden waren.Ein Teil der Arbeit befasste sich mit der Erfassung und Verarbeitung von Maschinensensordaten zur automatischen Abgrenzung von Arbeitszyklen. Die Abgrenzung wurde durch zwei Varianten von Zeitstudien verifiziert. Zum einen wurde eine klassische Zeitstudie durchgeführt, zum anderen eine Zeitstudie anhand von Videos desselben Holzernteeinsatzes durchgeführt und zum direkten Vergleich mit Maschinendaten verknüpft. Die Videoauswertung wurde als Referenz verwendet, wobei die klassische Zeitstudie nur 1,3% und die Maschinendaten nur 1,2% abwichen. Dies deutet darauf hin, dass die automatisierten Maschinendaten ein genauer Ersatz für die Klassische und die Videomethode sind.n recent decades, the development of timber harvesting technologies has largely focused on equipment and system improvements, optimisations and changes in the electronic and mechanical aspects.In this thesis, some of these developments were studied to identify potential improvements in timber harvesting. The initial work focused on the productivity and fuel consumption of the harvesting system. A tower yarder, equipped with a diesel powered carriage and an energy recuperating carriage from Konrad Forsttechnik. This work facilitated a direct comparison of the productivity and fuel consumption of the system. The average productivity was 21.9 m³ PSH0-1 at 0.89 m³ average tree volume and 58.4 m average yarding distance. For the diesel powered carriage, the average fuel consumption was 1.27 ± 0.97 l m-3 and 0.88 ± 0.56 l m-3 for the energy recuperating carriage. All needed information was provided through raw machine sensor data, captured with data loggers connected to the Controller Area Network.In a follow up study, Instead, this part of the work investigated the collection, evaluation and characterisation of machine sensor data. The aim of this study was the development of computer routines to transform and process raw machine sensor data into readable or usable formats for automatically delimiting work cycles. The delimitation of work cycles from sensor data was accompanied or verified by two further variants of time studies. First, a classical time study was conducted by a researcher, and second, a time study was executed using videos (reference) of the same logging operation and linked to machine data for direct comparison. The video evaluation was used as the reference, with the classical time study deviating just 1.3%, and the machine data just 1.2%. This indicates the automated machine data is an accurate substitute for the classical and video methods.submitted by Thomas Christopher VarchDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Ein Grünraumkataster für die Stadtgemeinde Purkersdorf als Grundlage für biodiversitätsfördernde Maßnahmen
No full textDa Siedlungsgebiete weltweit an Fläche zunehmen, werden diese immer wichtiger für den Erhalt und die Förderung von Biodiversität. Eine hohe Lebensraumqualität wird dadurch erreicht, dass die Bedürfnisse von Tieren und Pflanzen bei der Gestaltung und der Maßnahmenplanung von Grünflächen Berücksichtigung finden.Weil es aufgrund von Klimaveränderungen und durch andere anthropogene Einflüsse, vermehrt zu Artensterben in wichtigen Ökosystemen kommt und der Siedlungsraum eine nicht unwesentliche Rolle dabei spielt, ist es wichtig, fundierte Daten zum vorhandenen Grünraum und der jeweiligen Flächenverteilung parat zu haben. Dies kann dazu dienen, vorhandene Grünflächen aufzuwerten, sei es durch Strukturerhöhung, Anpassung der Pflegemaßnahmen sowie die Verwendung von artenreichem Saatgut. Weiters wird dadurch die Maßnahmenplanung erleichtert und laufende Kosten können durch Extensivierung reduziert werden. Aus diesem Grunde ist zuallererst eine Bestandsaufnahme nötig, welche im Rahmen dieser Masterarbeit in Form der Erstellung eines Grünraumkatasters erfolgte. Die gemeindeeigenen Grünflächen wurden dazu im Rahmen von Begehungen, mit Hilfe eines Tablets, in das vorhandene Geoinformations-System der Stadtgemeinde Purkersdorf eingetragen, parallel dazu wurde eine Excelliste mit weiteren Informationen zu den einzelnen Flächen erstellt. Ziel dieser Arbeit ist es somit, nach erfolgter Anlage des Grünraumkatasters und einer Literaturrecherche zu Informations- bzw. Sensibilisierungsmöglichkeiten der Bürgerinnen und Bürger für das Thema „Ökologische Grünraumpflege“, mögliche Maßnahmen zu den einzelnen Flächenkategorien auszuarbeiten.Aus den im Rahmen dieser Arbeit erhobenen Daten, lässt sich ein erhebliches Verbesserungspotential sowohl beim Grünflächenmanagement als auch bei den vorhandenen Biodiversitätsflächen der Stadtgemeinde Purkersdorf erkennen, welches teils auf strukturelle Probleme sowie politisches Desinteresse zurückzuführen ist.As settlement areas are increasing in area worldwide, they are becoming increasingly important for the preservation and promotion of biodiversity. A high quality of living space is achieved by taking into account the needs of animals and plants when designing and planning green spaces.Because climate change and other anthropogenic influences are increasingly leading to the extinction of species in important ecosystems and the settlement area plays a not insignificant role in this, it is important to have well-founded data on the existing green space and the respective area distribution at hand. This can serve to upgrade existing green spaces, be it through structural enhancement, adjustment of maintenance measures or the use of species-rich seeds. Furthermore, this facilitates the planning of measures and running costs can be reduced through extensification. For this reason, an inventory is first of all necessary, which was carried out as part of this master's thesis in the form of the creation of a green space cadastre. The community-owned green spaces were entered into the existing geo-information system of the municipality of Purkersdorf during inspections with the help of a tablet, and an Excel list with further information on the individual areas was created at the same time. The aim of this work is therefore to develop possible measures for the individual area categories after the green space cadastre has been created and to do a literature research regarding possible means of informing and raising awareness of citizens about the topic of "ecological green space maintenance".From the data collected as part of this work, a significant potential for improvement can be seen in both green space management and the existing biodiversity areas of the municipality of Purkersdorf, which is partly due to structural problems and political disinterest.verfasst von Gilbert Friedrich SaxlMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit englischer Zusammenfassun
Genetic, environmental and seed variation of spermidine and other polyamines in soybean
No full textSojabohnenenthalten etwa 40% Protein, 21% Fett, 34% Kohlenhydrate und 5% Asche bezogen auf Samentrockenmasse. Waren Sojabohnen ursprünglich vor allem die Proteinquelle für vegetarische Ernährung, so werden sie nunmehr auch aufgrund ihrer gesundheitsfördernden funktionellen Inhaltsstoffe breiter eingesetzt. Spermidin, ein Polyamin mit drei Aminogruppen, wurde in menschlichen und tierischen Zellmodellen als Autophagie-auslösender Wirkstoff mit Anti-Aging-Effekten identifiziert. Sojabohnen enthalten mehr Spermidin als die meisten anderen pflanzlichen Produkte, was auch der Grund für die hohen Spermidin-Gehalte in bestimmten Sojanahrungsmitteln ist. Allerdings wurde bislang kaum untersucht, wie Spermidingehalte in Sojabohnen oder Sojalebensmitteln gezielt gesteigert werden könnten. Ein Sortiment an frühreifenden Sojabohnen-Genotypen wurde daher unter unterschiedlichen Umweltbedingungen in Ostösterreich angebaut und auf Polyamingehalte untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass der Spermidingehalt in Sojabohnen sowohl genetisch kontrolliert wird als auch klar dem Einfluß von Umweltbedingungen unterliegt. Obwohl die genetische Variation nicht allzu hoch ist, zeigt sie die Möglichkeit an, durch züchterische Selektion den Spermidingehalt von Sojabohnen zu verändern. Die räumliche Verteilung von Spermidin und anderen funktionellen Inhaltsstoffen im Korn wurde mit bildgebender Massenspektrometrie (MS-Imaging) auf der Basis von Matrix-based Laser Desorption/Ionization (MALDI) untersucht. Spermidin war in höherer Konzentration im Keim als in den Kotyledonen zu finden, die höchsten Konzentrationen lagen in Apikal- und Wurzelmeristemen vor, wogegen Isoflavone im Wurzelparenchym konzentriert waren. Die Ergebnisse zeigen, dass genetische Variation genützt werden kann, um Genotypen mit höherem Spermidingehalt für Spezialzwecke zu selektieren, aber auch bei der Verarbeitung der Sojabohne durch Fraktionierung funktionelle Lebensmittel mit erhöhtem Spermidingehalt herstellbar sind.The mature seed of soybean is composed of about 40% proteins, 21% lipids, 34% carbohydrates, and 5% ash, based on dry matter. While soybean initially had been used as a plant based source of protein by vegetarians mainly, it recently became widely popular due to its content in health promoting functional components. Spermidine, which is a polyamine with three amino groups, was confirmed to bear autophagy-mediated anti-aging properties in human and animal cellular models. Several studies reported that soybean contains spermidine at much higher levels than most other plant products, which is the reason for significant amounts of spermidine to be found in some of the soy-food products. However, little research has so far been carried out on increasing spermidine levels in soybean and soy-food products. Therefore, a set of early maturity soybean genotypes was evaluated in different environments in the east of Austria. Field experimental results revealed that both soybean genotype and growing environment significantly affect the seed spermidine level. Although genetic variation is not high, this demonstrates the feasibility of plant breeding approaches to modify the spermidine concentration of soybean. The spatial distribution of spermidine and other phytochemicals within the soybean seed was investigated using mass spectrometry imaging (MS imaging) based on matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI). Spermidine was present at higher concentration in the germ rather than in cotyledons with highest concentrations found in root and shoot meristem tissues, whereas isoflavones were concentrated in root parenchyma. The results suggest that genetic variation in spermidine content might be utilized to select genotypes for special purposes, whereas processing techniques such as seed fractioning could additionally enhance spermidine for functional soy-food production.submitted by Tatsuya SagaraDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Management perspectives for riparian forests in the Mura-Drava-Danube region
No full textAuwälder sind bekannt für ihre Diversität und Produktivität. Aufgrund ihrer Dynamik sind sie jedoch anfällig bei Umweltveränderungen, weshalb Anpassungsmaßnahmen erforderlich scheinen. In multidisziplinärer Weise wird dieses Problem am Beispiel des Biosphärenparks Mur-Drau-Donau (TBR) im Rahmen dieser Arbeit behandelt. Um Managementeinflüsse zu erfassen, wurden relevante Stakeholder und ihr Anpassungsverhalten analysiert. Eine positive Erwartungshaltung gegenüber der Einrichtung des TBRs, aber auch Informations- und Konfliktlösungsbedarf wurde quantifiziert. Übereinstimmend mit anderen Ergebnissen dieser Dissertation wurde der sich verschlechternde Zustand der Wälder und weitere Kernprobleme erkannt. Trotz unterschiedlicher Toleranzgrenzen beabsichtigen fast alle Waldmanager Anpassungsmaßnahmen zu ergreifen. Die Baumartenverbreitung unter Klimaveränderungen und Flusspegelabsenkung wurde als Entscheidungshilfe für ein künftiges Waldmanagement modelliert, aber auch um Renaturierungsprojekte und Bewusstseinsbildung zu unterstützen. Alarmierende Verbreitungsveränderungen wurden prognostiziert und dynamische Saatguttransferzonen entwickelt, um die Anpassung durch vorangepasstes Vermehrungsgut zu unterstützen. Zum Vergleich der Stakeholderhaltung und der Modellprognosen mit dem tatsächlichen Waldzustand wurden Felddaten in allen fünf Ländern des TBR erhoben. Die Auswertung zeigte Zusammenhänge zwischen Flusssystemen, Waldbewirtschaftung, Temperatur und Niederschlägen mit den Radialzuwächsen sowie den pilz- und insektenverursachten Blattschäden, der Flächenbedeckung mit fremdländischen krautigen Pflanzen, und dem Totholzauftreten. Zuwachsbasierte Modelle bestätigten die anhand der Baumverbreitung modellierten Trends. Zudem wurden gefährliche invasive Krankheiten und Schädlinge festgestellt. Während im Management der Flusssysteme dringend weiteren negativen hydrologischen Veränderungen entgegengewirkt werden muss, steht dem Waldmanagement die Herausforderung der Anpassung an Klimawandel und Globalisierung bevor.Riparian forests are known for their diversity and productivity. Due to their high dynamics, they are very vulnerable to environmental changes and therefore adaptation measures appear crucial. This PhD thesis deals with the problem in a multi-disciplinary way by considering the Biosphere Reserve Mura-Drava-Danube (TBR) as a case study. To assess the management, stakeholders and their adaptation behaviour were analysed. Optimistic expectations towards the establishment of the TBR were found, but also a need for stakeholder information and conflict management. Consistent with other results of this research, the state of the forests is widely perceived as deteriorating and key problems were broadly recognized by the stakeholders. Almost all forest manager types intend to take adaption measures, with the conservation managers showing higher tolerance limits than economically driven forestry professionals or forest owners. Models of tree habitat changes under climate warming and river alterations were developed, aiming to support decision-making in forest and conservation management at a local level, prioritization of conservation and restoration activities and awareness raising. Alarming changes across the wider area of the TBR were predicted for the distribution of the main tree species. To support adaptation by assisted gene flow, seed transfer zones were derived. Furthermore, to relate the stakeholder opinions and model predictions to the real forest condition, field data were collected across all five countries of the TBR. The analysis showed that the river systems, forest management, temperature, and precipitation affect radial tree growth, fungi- and insect induced leaf damage, abundance of alien herbaceous species, and deadwood. Tree growth analysis widely supported modelled distribution trends and severe invasive pests and diseases were recorded. River management needs to urgently counteract further negative alterations of the rivers, while forest management needs to adapt to climate change and globalization.submitted by Markus Manuel SallmannshoferDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
New tools for process control of baculovirus-insect cell based production of biopharmaceuticals
No full textDas Baculovirus/Insektenzell-Expressionssystem wird zunehmend in der biopharmazeutischen Industrie eingesetzt. Um zukünftig noch schnellere und flexiblere Produktion zu gewährleisten, braucht es aber neue Werkzeuge zur Verbesserung von Produkttitern, -reinheit und Prozessrobustheit. Extrazelluläre Vesikel (EVs) sind kleine, der intrazellulären Kommunikation dienende Partikel. Die Freisetzung von EVs ändert sich durch Infektion mit vielen Viren, was deren Verbreitung hemmt oder fördert. Die Produktion im Baculovirus/Insektenzell-System basiert auf Virusinfektion, daher hängt die Leistungsfähigkeit des Prozesses von der Infektionsverbreitung ab und dabei könnten EVs eine Rolle spielen. Der erste Teil dieser Arbeit hat sich mit Insektenzell-EVs und deren Änderungen durch Baculovirus-Infektion beschäftigt. Proteom- und bioinformatische Analysen zeigten substanzielle Änderungen der EV-Protein-Zusammensetzung nach Infektion. Unsere Ergebnisse dienen als Basis für weitere Experimente, die zeigen werden, wie EVs zur Verbesserung des Produktionssystems genutzt werden können. Weiters stellen co-produzierte Baculoviruspartikel eine große Herausforderung für die Produktaufreinigung dar. Daher haben sich der zweite und dritte Teil dieser Arbeit mit der Reduktion des Baculovirus-Buddings beschäftigt. Im zweiten Teil wurde ein auf Co-Infektion und CRISPR/Cas9 basierendes, induzierbares Knockout-System entwickelt. Damit konnten virale Titer um über 90 % reduziert werden. Jedoch wurden auch geringere Mengen eines Modell-Proteins festgestellt. In einem weiteren Ansatz wurden zelluläre Proteine, essenziell für den Austritt von Baculoviren, via RNAi down-reguliert. Dabei konnte der Virustiter um 90 % reduziert werden, jedoch wurde auch die Ausbeute des Modell-Proteins abermals verringert. Insgesamt führten beide Ansätze zur Reduktion viraler Titer, aber auch der Produktivität, weshalb eine Verbesserung von Engineering-Strategien sowie Aufreinigungsprozessen nach wie vor nötig ist.The baculovirus/insect cell expression system is increasingly used in the biopharmaceutical industry. However, to allow for even faster and more flexible production, new tools for improving product titer, product purity and process robustness are yet needed. Extracellular vesicles (EVs) are small particles utilized for intracellular communication. The release of EVs is modified upon infection with many viruses, either promoting or restricting infection spreading. Production within the baculovirus/insect cell expression platform is based on virus infection, hence process performance is dependent on efficient infection spreading and EVs might play a part in there. The first part of this thesis is focused on investigating EVs released by insect cells and identifying alterations upon baculovirus infection. Proteomic and bioinformatic analysis showed major changes in EV protein composition upon virus infection. Our findings serve as starting point for future experiments, which will show how EVs might be used as tool to further improve protein production in insect cells. Another major challenge within the expression platform are co-produced baculovirus particles greatly complicating product purification. The second and third part of this work thus, concentrated on reducing baculovirus budding. Therefore, an inducible knockout system based on co-infection and CRISPR/Cas9 was designed. With this system, the baculovirus titer could be decreased by over 90 %. However, consequently also lower levels of a recombinant model protein were determined. In another approach, cellular proteins, essential for baculovirus egress, were targeted for downregulation via RNAi. Thereby, the baculovirus titer could be reduced by 90 %, however again, the yield of the model protein was decreased as well. Overall, both approaches reduced viral titers, but also productivity, thus, improvements in engineering strategies and purification processes are yet required.submitted by Christina Sophie HausjellDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun