University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna
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Application-dependent assessment of the human exposure potential to micro- and nanoplastics
No full textMikroplastik ist ein Problem, das die Umwelt, die Sicherheit der Nahrungskette und die menschliche Gesundheit betrifft. Partikel können durch Lebensmittel, Einatmen oder Hautkontakt aufgenommen werden. Um das Expositionsrisiko für Menschen zu bewerten, wird ein Modell erstellt, das mehrere Schritte des Mikroplastiktransfers umfasst. Das Modell verwendet eine vereinfachte Abstufung der Expositionswahrscheinlichkeit, um der derzeitigen Knappheit und Unsicherheit verfügbarer Daten Rechnung zu tragen. Zunächst wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Mikroplastik, das aus Kunststoffanwendungen in verschiedene Umweltkompartimente freigesetzt wird, auf der Grundlage von veröffentlichten Massenflussmodellen normalisiert. Zusätzlich werden Daten aus Studien zur Kontamination von Lebensmitteln und Getränken ausgewertet. Die Wahrscheinlichkeit der Inhalation wird durch die Auswertung von Daten zur Luftverschmutzung in Verbindung mit der Anwendung von Atemfrequenzwerten bewertet. Sowohl die Wahrscheinlichkeit der Kontamination von Lebensmitteln und Getränken mit Mikroplastik als auch die Wahrscheinlichkeit der Inhalation von Mikroplastik werden mit der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Mikroplastik in Umweltkompartimenten kombiniert, um das Expositionspotenzial für den Menschen abzuschätzen. In einem letzten Schritt wird die Möglichkeit der Resorption im Magen-Darm-Trakt, in den Atemwegen und in der Haut abgeschätzt, um eine grobe Annahme über die Exposition des menschlichen Gewebes gegenüber Mikroplastik zu ermöglichen. Das Modell wird auf drei Fallstudien angewandt: Plastikflaschen, Agrarfolien und Reifenabrieb. Insgesamt zeigen die Ergebnisse des Modells, dass eine vereinfachte Einstufung des Mikroplastik-spezifischen Expositionspotenzials des Menschen möglich ist. Allerdings hat diese Arbeit auch eine Reihe von Wissenslücken aufgedeckt. Zum Beispiel hinsichtlich der Möglichkeit der Translokation von Mikroplastik im menschlichen Körper.Microplastic pollution is an issue concerning the environment and the safety of the food chain and human health. Particles can be taken up through ingestion, inhalation or dermal contact. In order to estimate the exposure potential of humans, a model is established, which includes several stages of microplastic transfer from its sources to direct human exposure. The model uses a simplified gradation of exposure probability to account for the current scarcity and uncertainty of available data. First, the probability of occurrence of microplastic released from plastic applications into different environmental compartments is normalized based on previously published mass flow models. Additionally, data provided by studies investigating the contamination of foods and drinks are evaluated. The probability of inhalation is assessed by evaluating air pollution data paired with the application of breathing rates. Both, the probability of microplastic contamination of food and drink as well as the probability of microplastic inhalation are combined with the probability of microplastic occurrence in environmental compartments to estimate the human exposure potential. In a last step, the possibility of resorption in the gastrointestinal tract, the respiratory tract and the skin is assessed to enable a rough assumption on the exposure of human tissue to microplastic. The model is applied to three case studies: consumer bottles made of plastic, agricultural films and tire wear. Overall, the results of the model show that a simplified grading of the mikroplastic-specific human exposure potential is possible. However, this work uncovered a number of knowledge gaps. For example regarding the possibility of microplastic translocation in the human body.Michelle KleinMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Linkages between food narratives and eating habits of low-income households in informal urban settlements in Nairobi, Kenya
No full textJeder Mensch braucht täglich Nahrung. Dabei ernähren sich rund 1,9 Milliarden Personen weltweit falsch. Um dieses komplexe Problem positiv zu beeinflussen ist es notwendig nicht nur physische Faktoren zu berücksichtigen. Essgewohnheiten werden auch von Kultur und Glauben beeinflusst und sind soziale Praktiken, die mit Emotionen verbunden sind. Aus diesem Grund untersucht diese qualitative Forschung die Ernährungsgewohnheiten und Geschichten rund um Essen, in der einkommensschwachen Mathare Community in Kenia. Die Untersuchungen werden aus der Sicht der Theorie des geplanten Verhaltens durchgeführt und sind Teil eines größeren Forschungsprojekts des International Crop Research Institutes for the Semi-Arid Tropics. Dieses Projekt hat mit örtlichen Künstler*innen ein Hip-Hop Musikvideo zu problematischen Ernährungspraktiken und möglichen Verbesserungsstrategien, produziert. Im Rahmen dieser Masterarbeit sind elf Teilnehmer*innen innerhalb eines Zeitraums von eineinhalb Monaten jeweils zweimal, zu persönlichen Narrativen rund um die Ernährung, interviewt worden. Die Ergebnisse zeigen, dass die musik-video-unterstützte Bewusstseinsbildung signifikant messbare Auswirkungen auf die Einstellung gegenüber dem Verhalten, die subjektive Norm und die empfundene Verhaltenskontrolle, haben. Teilnehmer*innen gaben an, Zusammenhänge zwischen Ernährungspraktiken und der menschlichen Gesundheit zu erkennen. Der Mut auf Fehler hinzuweisen, die mit dem Essen zusammen hängen ist ein weiteres Schlüsselergebnis. Das Ergebnis dieser Arbeit gibt erste Einblicke in die Zusammenhänge zwischen Ernährungs-Narrativen und Essgewohnheiten. Für Spezialist*innen der Verhaltensänderungskommunikation kann die vorliegende Arbeit hilfreich sein, Zusammenhänge besser zu verstehen. Um die Ernährungsunsicherheit auch in Zukunft zu minimieren, und die langfristigen Auswirkungen des weiterbildenden Musikvideos zu begreifen, ist jedoch weitere Forschung erforderlich.Everybody needs food daily, but around 1.9 billion people worldwide are malnourished. Influencing people’s food choices is complex and has limited effects when only considering physical and quantifiable factors. Eating habits are influenced by culture and beliefs which are social and emotional factors. Therefore, this qualitative research examining food choices in the low-income community of Mathare in Kenya. Investigations were conducted within the framework of the Theory of Planned Behaviour and are part of a research project of the International Crop Research Institute for the Semi- Arid Tropics. In the course of that project a Hip-Hop music video has been locally produced about food- related health issues and avoiding strategies. In this work, eleven participants who saw that music video have been individually interviewed twice within a period of one-and-a-half months. They were asked about their narratives they perceived around food before and after being exposed to the food related awareness creation. The findings show a significant effect on Food Attitudes, like participants stating that they started seeing interlinkages between food practices and human health. One finding of the Subjective Food Norms was, eating fried food with friends was not considered a treat anymore but bad for the health, and cooking together at home has been applied. A key finding from the Perceived Behavioural Control perspective was the courage of participants to point out mistakes to community members, to improve the food situation. These outcomes give first insights into the linkages between food narratives and eating habits, and how to induce a positive shift. To further tackle food behaviour change, more research is needed to understand the sustainable long-term effect of the educational music video on food narratives and eating habits.Masterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Probing the enigma of [2Fe-2S] Clusters: Insights from coproporphyrin ferrochelatase in Corynebacterium diphteriae
No full textHäm ist eine der vielseitigsten prosthetischen Gruppen in fast allen Lebensformen. Daher ist nicht nur die Aufnahme von Häm b essenziell, sondern auch die Fähigkeit von Organismen Häm b selbst zu synthetisieren. Die Annahme, dass Häm b über einen ubiquitären Syntheseweg produziert wird, blieb daher lange Zeit unangefochten.Mittlerweile sind drei verschiedene Häm b Synthesewege erforscht worden: der Siroheme-abhängige, der Protoporphyrin-abhängige, und der Coproporphyrin-abhängige (CPD) Weg. Der 2015 entdeckte CPD-Weg wird ausschließlich von monodermen Bakterien genutzt. Coproporphyrin Ferrochelatase katalysiert den vorletzten Schritt des CPD-Wegs, indem sie Eisen in das Substrat Coproporphyrin III einbaut. Bis zur Entdeckung des CPD-Weges wurde fälschlicherweise angenommen, dass CpfCs eukaryotische Spezifität für Protoporphyrin IX aufweisen. Neueste Studien zu Listeria monocytogenes‘ CpfC haben die korrekte Substratnutzung von Coproporphyrin III bestätigt. Studien zu aktinobakteriellen CpfCs fehlen jedoch bisher noch.Diese Arbeit konzentriert sich auf die biochemische Charakterisierung von CpfC des aktinobakteriellen Modellorganismus Corynebacterium diphtheriae. Das Enzym wurde erfolgreich rekombinant in Escherichia coli exprimiert, und anschließend umfassend mittels biochemischer Methoden analysiert. CdCpfC besitzt einen C-terminalen [2Fe-2S] Cofaktor, dessen Funktion bisher unbekannt ist. In dieser Arbeit haben wir eine clusterfreie CdCpfC-Mutante entwickelt, die den Eiseneinbau in Coproporphyrin III katalysieren kann. Interessanterweise setzte die CdCpfC Mutante Coproheme bei der Produktextraktion mit Wildtyp CdChdC sofort frei und weißte eine deutlich verringerte Affinität auf. Der CPD-abhängige Weg unterscheidet sich völlig vom menschlichen Häm-Biosyntheseweg und eignet sich somit zur Entwicklung antimikrobieller Therapien. Die Aufklärung des CPD-Weges könnte somit der Forschung helfen, neue Antibiotika zu entwickeln nach denen bereits dringend gesucht wird.Heme is one of the most versatile prosthetic groups ubiquitously found in all life forms. Not only is the acquisition of heme b essential, but the intricate process of heme biosynthesis is an indispensable tool to living organisms. The presumption of a ubiquitous heme biosynthesis pathway persisted therefore unquestioned for a long time. Nowadays, it is known that, that heme b can be synthesized via the siroheme-dependent (SHD), the protoporphyrin-dependent (PPD), or the coproporphyrin-dependent (CPD) pathway. The recently discovered CPD-pathway is exclusively utilized by monoderm bacteria.Coproporphyrin ferrochelatase drives the penultimate step in the CPD-pathway, inserting ferrous iron into coproporphyrin III. Until the 2015 CPD-pathway discovery, it was incorrectly assumed that CpfCs shared eukaryotic specificity for protoporphyrin IX. Recent studies on firmicute L. monocytogenes CpfC clarified substrate utilization, but a gap remains in understanding actinobacterial CpfC activity with the correct substrate.This thesis focuses on the biochemical characterization of CpfC from the actinobacterial model organism C. diphtheriae. The enzyme was successfully recombinantly expressed in Escherichia coli, its characterization included a broad range of biophysical and spectroscopic methods.CdCpfC is one of the few ferrochelatases that possess a C-terminal [2Fe-2S] cluster, whose function is till now unsolved, emphasizing the need for further investigation. In this work, we engineered a cluster-free CdCpfC variant, which efficiently inserted ferrous iron into coproporphyrin III. Interestingly, CdCpfCtruncated instantaneously released coproheme and displayed significantly reduced affinity upon product extraction with CdChdC WT. The CPD-dependent pathway offers a promising target for antimicrobial drug development, potentially advancing this field by uncovering mechanisms and aiding the discovery of novel antibiotics, thus addressing gaps in antimicrobial drug research.submitted by Alina Sophie DestingerMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 202
The nexus between climate change mitigation and development in Laos
No full textLand erbringt für Menschen vielfältige Leistungen, etwa die Produktion von Nahrung oder die Bindung von Kohlenstoff zur Bekämpfung der Klimakrise. Konkurrierende Landnutzungen müssen ausgeglichen werden, um Zielkonflikte zwischen Landnutzer*innen und Ökosystemen zu vermeiden. Die vorliegende Dissertation gibt Einblicke in „Land Sparing“ (LS), eine Landnutzungsstrategie, die durch reduzierten Flächenbedarf von Hochertrags-Landwirtschaft Flächen für Naturschutz bereitstellen und gleichzeitig zu Ernährungssicherheit beitragen soll. Meine Arbeit umfasst zwei Studien zu Landnutzungsveränderungen (land-use change = LUC) in Laos, einem der am wenigsten entwickelten Länder in den südostasiatischen Tropen, das in den vergangenen Jahren aktiv LS angestrebt hat. In beiden Studien quantifizieren meine Kolleg*innen und ich Kohlenstoffflüsse, die durch LUC in Ökosystemen zwischen 2000 und 2020 in Laos verursacht wurden. Die erste Studie identifiziert sozio-ökonomische und Umweltschutz-Narrative, die der LS-Zielsetzung in laotischen Landnutzungsstrategien zugrunde liegen. Diesen Narrativen stelle ich einige ihrer inhärenten biophysischen Dimensionen gegenüber, wie landesweite LUCs, damit einhergehende Treibhausgasflüsse, landwirtschaftliche Produktion und Emissionen und diverse Indikatoren zur Ernährungssicherheit. Die zweite Studie fokussiert auf Klimaeffekte durch Konzessionen in Laos zwischen 2001 und 2017. Durch den interdisziplinären Ansatz meiner Arbeit können Narrative zur Schädlichkeit von Wanderfeldbau und Erwartungen an intensivierte Landwirtschaft und Baumpflanzungen identifiziert und mittels multidimensionaler, biophysischer Analyse als übermäßig vereinfacht erwiesen werden. Die Relevanz der Standortwahl von Konzessionen wird deutlich, damit diese Klimaschutz und gerechte Entwicklung fördern statt zu behindern. Die Ergebnisse laden wissenschaftlich wie politisch zu einer ganzheitlichen Herangehensweise an Fragen im Nexus zwischen Klimaschutz und Entwicklung ein.Land provides diverse services to human societies, including food production and carbon sequestration for climate change mitigation. Balancing competing land uses is crucial to avoid detrimental trade-offs for both land users and ecosystems. This thesis provides insights on a balancing strategy known as land sparing (LS), which aims to reduce the land required for farming, and preserve the thus spared land for nature conservation, all while ensuring food security remains unaffected. The thesis comprises two studies on land-use change (LUC) in Laos, a least developed country in the Southeast Asian tropics that has been actively pursuing LS in recent years. In these studies, my colleagues and I quantify ecosystem carbon fluxes induced by LUC in Laos between 2000 and 2020. Chapter 1 presents socio-economic and environmental narratives underlying the LS objective in official Lao land-use strategies. We contrast found narratives with some of their biophysical dimensions such as nation-wide LUC, associated greenhouse gas emissions and sinks, as well as agricultural production and emissions and certain food security indicators. Chapter 2 zooms in to the Lao land-concession landscape in order to quantify climate effects of concession-related LUC between 2001 and 2017. Utilizing an interdisciplinary approach, my research identifies narratives concerning alleged drawbacks of shifting cultivation compared to the potential benefits of tree plantations and intensified agriculture, and demonstrates through a comprehensive, multi-dimensional biophysical analysis that these narratives oversimplify reality. The importance of location choices of concessions becomes clear in order for them to support rather than impede climate change mitigation and socially just development. The findings serve as an invitation both to the scientific and political communities to embrace a holistic approach when addressing the nexus between climate change mitigation and development.submitted by Sonja BauernschusterDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Adaptation and evaluation of different approaches to improve irrigation management of soybean under subhumid conditions in northeastern Austria
No full textAls Folge des Klimawandels wird ein erheblicher Anstieg des Bewässerungsbedarfs in subhumiden Regionen erwartet. Dies stellt eine Herausforderung für die Landwirtschaft dar, die oft nicht die Anforderungen an ein hocheffizientes Bewässerungsmanagement erfüllt. Feldversuche und Modellierung können bei der Entwicklung und Bewertung von Bewässerungsstrategien helfen. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zu einem nachhaltigeren Bewässerungsmanagement, indem sie (i) den Einsatz von Sensoren zur Überwachung von Pflanzenstress evaluiert und (ii) die Auswirkungen von Defizitbewässerungsstrategien auf den Ertrag mit Hilfe von Modellierung untersucht. Die Versuche wurden mit Sojabohnen durchgeführt, in einer landwirtschaftlichen Region Österreichs unter repräsentativen Bedingungen angebaut wurden. Untersucht wurden drei Parzellen, die mit Sprinklern, Tropfschläuchen und einer Rohrtrommel mit Auslegerstativ bewässert wurden, sowie eine vierte unbewässerte Parzelle. Auf jeder Parzelle wurden Messstationen mit Sensoren installiert. Im ersten Teil der Studie wurden Indizes zur Erkennung von Pflanzenstress—der Crop Water Stress Index (CWSI) und der Degrees Above Canopy Threshold (DACT) —ermittelt. Beide Indizes spiegelten die unterschiedlichen Bedingungen für den Wasserstress der Pflanzen in trockenen und feuchten Perioden wieder. Folglich wurden für Sojabohnen in subhumiden Gebieten, Bewässerungsschwellenwerte von CWSI = 0,33 und DACT = 2,3°C vorgeschlagen. Ein zweiter Ansatz beschreibt die Bewertung des Bewässerungsmanagements anhand der Indikatoren Ertrag und Wasserproduktivität (WP). Hierfür wurde das Modell AquaCrop verwendet, um Voll- und Defizitbewässerungsstrategien zu simulieren. Es zeigte sich, dass die Defizitbewässerung den Ertrag und die WP verbesserte, insbesondere wenn Tropfschläuche im Vergleich zu Sprinklern eingesetzt wurden. Die hier vorgestellten Ergebnisse und Empfehlungen können dazu beitragen, den Druck auf die begrenzten Wasserressourcen zu verringern.As an effect of climate change, a considerable increase in irrigation demand is expected in subhumid regions. This poses a challenge for agriculture, which often does not meet the requirements for highly efficient irrigation management. Field experiments and modelling can help in the development and evaluation of irrigation strategies. This thesis contributes to a more sustainable irrigation water management by (i) evaluating the use of sensors to monitor crop stress and (ii) investigating the impact of deficit irrigation strategies on yield using modelling. The experiments were conducted on soybean planted in an agricultural area of Austria under representative conditions. Three plots irrigated with sprinklers, driplines and a hose reel boom were investigated, as well as rainfed conditions in a fourth plot. Monitoring stations equipped with a variety of sensors were installed at each plot. In the first part of the study, crop stress detection indices (i.e., the Crop Water Stress Index (CWSI) and the Degrees Above Canopy Threshold (DACT)) were assessed. Both indices reflected the different crop water stress conditions according to dry and wet periods. Consequently, irrigation thresholds of CWSI = 0.33 and DACT = 2.3°C were suggested for soybeans in subhumid areas. A second approach describes the evaluation of irrigation management in terms of yield and water productivity (WP) indicators. For this, the model AquaCrop was used to simulate full and deficit irrigation strategies. It was found that deficit irrigation improved yield and WP, especially when drip systems were used compared to sprinklers. The results and recommendations presented here can help reducing pressure on limited water resources.submitted by Angela G. Morales SantosDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
RGB-D semantic segmentation for intelligent weed control
No full textIm Ackerbau stellen Unkräuter eine bedeutende Herausforderung dar, da sie zu Ernteeinbußen führen können. Die bisherige Praxis, eine möglichst unkrautfreie Fläche zu erreichen, birgt jedoch verschiedene Probleme wie den Rückgang der Biodiversität und die Entstehung herbizidresistenter Unkräuter. Positive Effekte von Unkräutern sind die Förderung der Biodiversität und die Verringerung der Bodenerosion. Um eine gezielte Kontrolle von Unkräutern zu ermöglichen, sind Bildverarbeitungssysteme erforderlich, die in der Lage sind, zwischen schädlichen und nützlichen Pflanzenarten zu unterscheiden. Hierbei spielen Faktoren wie Interferenz und Schadschwellen eine entscheidende Rolle, die in die Bewertung durch die Bildverarbeitungssysteme einfließen. In dieser Arbeit wurden RGB-D-Bilddaten aus Feldversuchen erfasst und durch Annotationen für den Einsatz in maschinellen Lernalgorithmen vorbereitet. Zunächst wurde eine pixelbasierte Vegetationssegmentierung mithilfe von Decision Tree Classifier (DTC) durchgeführt, wobei eine Analyse verschiedener Modellierungsparameter erfolgte. Die Qualität der Modelle wurde maßgeblich von der Pflanzenbedeckung in den Trainingsdaten beeinflusst. Eine ausgewogene Verteilung von Pflanzen- und Bodenpixeln führte zu einer Genauigkeit von 79% (mean intersection over union) für RGB-Bilder, die insgesamt 11 verschiedene Pflanzenarten umfassten. Im nächsten Schritt wurde eine semantische Segmentierung von 17 Pflanzenarten unter Verwendung von Farb- (RGB) und Tiefeninformation (D) durchgeführt. Dabei kamen Deep Convolutional Neural Networks (DCNNs) zum Einsatz, die anhand von 1540 RGB-D-Bildern trainiert und an weiteren 1028 Bildern evaluiert wurden. Die besten Modelle erreichten eine Genauigkeit von 71% (mean intersection over union) bei einer Bildauflösung von 1600 × 1144 Pixeln. Es konnte festgestellt werden, dass die Kombination von Farb- und Tiefeninformationen im Vergleich zu Modellen, die nur Farbinformationen nutzten, die Genauigkeit erhöhte.In arable farming, weeds pose an agronomic challenge as they can lead to significant yield losses. Nevertheless, the current procedure of aiming to achieve an area largely free of weeds is associated with several problems, including the reduction of biodiversity, the emergence of herbicide-resistant weeds, and potential negative environmental impacts. It is important to emphasize that weeds do not exclusively have negative effects. In fact, they can provide environmental benefits such as enhancing biodiversity and reducing soil erosion. To enable targeted control of weeds, there is a need for artificial vision systems that can effectively distinguish harmful from harmless or even beneficial plant species. Here, factors such as plant interference and economic thresholds play a crucial role in the evaluation by the artificial vision systems. In this study, RGB-D image data was collected from field experiments and prepared for use in machine learning algorithms with annotations. Firstly, a decision tree classifier (DTC) was utilized for pixel-based vegetation segmentation, and various modeling parameters were investigated. The models' quality was largely determined by the plant cover in the training data. A balanced distribution of plant and soil pixels resulted in a segmentation quality of 79% (mean intersection over union) for RGB images containing a total of 11 different plant species. In the next step, semantic segmentation of 17 plant species was performed by combining color (RGB) and depth (D) information. Deep convolutional neural networks (DCNNs) were utilized in this study. The models were trained on 1540 RGB-D images and evaluated on an additional 1028 images. The top-performing models achieved 71% (mean intersection over union) at an image resolution of 1600 × 1144 pixels. The results indicated that the combination of color and depth information led to a higher segmentation quality compared to models that solely used color information.submitted by Florian KitzlerDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Land Niederösterreich und Morgen PrivatstiftungMit deutscher Zusammenfassun
Engineering of IgE-targeting antibodies
No full textDie Fortschritte auf dem Gebiet des Antikörper-Engineering haben zu einer neuen Ära der Patientenversorgung beigetragen, die Anpassung von Antikörpern an spezifische Krankheiten und individuelle Bedürfnisse ermöglicht. Dieser Fortschritt hat den Einsatz herkömmlicher Antikörpertherapeutika verändert und die Möglichkeit zu deren Re-Engineering geöffnet. Neuartige Methoden bieten das Potenzial, zusätzliche Funktionalitäten einzuführen, die Wirksamkeit zu verbessern, Nebenwirkungen zu minimieren und die Indikationsbereiche über die Onkologie hinaus zu erweitern.In dieser Arbeit wurden moderne Antikörper-Engineering-Methoden für die Entwicklung von Anti-Membran-IgE-Wirkstoffen untersucht.In der ersten Phase untersuchten wir das Potenzial von bispezifischen T-Zell-Engagern (BiTEs) gegen IgE-positive B-Zellen. Wir produzierten IgE-Fc-spezifische Antikörper, die gegen verschiedene Epitope auf membrangebundenem IgE gerichtet und mit einem Anti-CD3ε Antikörper fusioniert sind. Diese Kandidaten wurden auf ihre Erkennung von membrangebundenem IgE-Fc, die Bindung an CD3-positive Zellen und spezifische Aktivierung nicht stimulierter CD8-positiver T-Zellen getestet.Der zweite Teil der Studie konzentrierte sich auf die präzise Ausrichtung der extrazellulären membranständigen Domäne (EMPD) von IgE, um IgE-positive B-Zellen selektiv abzubauen und gleichzeitig die Bindung an lösliches IgE zu vermeiden. Hierfür entwickelten wir ein Antikörper-Toxin-Konjugat (ADC), indem wir den Antikörper 15cl12 ortsspezifisch mit dem MMAE-Toxin konjugierten. Dieses ADC zeigte spezifische Bindung an die Zielzellen, wurde schnell internalisiert und wies eine starke Zytotoxizität in Fcε-positiven Zellen, insbesondere bei Bildung multivalenter Komplexe, auf.Diese ADCs haben das Potenzial, zu Serum IgE senkenden Therapeutika weiterentwickelt zu werden, die die Zahl der IgE-positiven Zellen reduzieren, was bei Erkrankungen wie Allergien und IgE-Myelomen von entscheidender Bedeutung sein kann.Advances in the field of antibody engineering have importantly contributed to a new era of patient care, based on personalized medicine and targeted therapies, with enabling the customization of antibodies to address specific diseases and individual requirements. This progress has both transformed the use of traditional antibody-based therapeutics and opened the door for their re-engineering. Novel methodologies offer the potential to introduce additional functionalities, enhance efficacy, minimize side effects, and broaden the fields of indication, extending beyond the oncology field.In this thesis, modern antibody engineering methods for development of anti-membrane IgE agents of translational importance were explored.In the first phase, we studied the potential of bispecific T-cell engagers (BiTEs) against IgE-producing B cells. We produced five IgE-Fc-specific antibodies directed against different epitopes on the membrane-bound IgE, as bispecifics fused with an anti-CD3ε single-chain antibody. These candidates were tested for their recognition of membrane-bound IgE-Fc, binding to CD3-positive cells, and specific activation of non-stimulated CD8-positive T cells.In the second part of our study, we focused on the precise targeting of the extracellular membrane-proximal domain (EMPD) of IgE to selectively deplete IgE-positive B cells while avoiding binding to soluble IgE. To achieve this, we developed an antibody-drug conjugate (ADC) by site-specifically conjugating the IgE-EMPD 15cl12 antibody with the MMAE toxin. This novel ADC exhibited specific binding to the target cells and underwent rapid internalization. It showed potent cytotoxicity in Fcε-expressing cells, especially upon formation of higher multivalent complexes.These compounds show potential for further development as agents able of lowering serum IgE concentrations by reducing the number of IgE-secreting cells, which can be of critical importance in conditions such as allergy and IgE-myeloma.submitted by Aleksandra Joanna RodakDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Agroforestry based coffee systems in Western Uganda : potential impacts for sustainability and farmer's quality of life
No full textDie Landwirtschaft trägt oft zum Klimawandel, zur Entwaldung und zur Bodendegradation bei. Um die nachhaltige Produktion von Lebensmitteln, Futtermitteln und erneuerbaren Ressourcen für eine wachsende Bevölkerung angesichts des sich verschärfenden Klimawandels und der Bodendegradation sicherzustellen, ist eine Umstellung auf nachhaltige Intensivierungsmethoden wie Agroforstsysteme (AFS) von entscheidender Bedeutung.In der Rwenzori-Region im Westen Ugandas wurde eine Studie auf 30 Kleinbauernhöfen durchgeführt, die unterschiedliche Grade der AFS-Einführung aufwiesen. Diese Betriebe wurden hinsichtlich ihrer Beteiligung an AFS und ihrer Erfahrungen damit untersucht. Um potenzielle regionale Unterschiede zu berücksichtigen, wurden Betriebe aus drei verschiedenen Gebieten ausgewählt: Tiefland- und Hochlandbetriebe im Bezirk Kasese sowie Hochlandbetriebe im Bezirk Kabarole. Es wurden Interviews mit 30 Landwirten durchgeführt, die aktiv in AFS involviert waren, und Erkenntnisse von 12 AFS-Experten ergänzt. Zusätzlich wurden zwei Fokusgruppendiskussionen organisiert, an denen jeweils 5 Landwirte und 4 Experten bzw. 11 Landwirte und 4 Experten teilnahmen. Die Ergebnisse dieser Interviews wurden unter Verwendung sozialwissenschaftlicher Theorien miteinander in Beziehung gesetzt und analysiert.Um die Vorteile von AFS für einen größeren Teil der bäuerlichen Bevölkerung voll auszuschöpfen, ist eine umfassende Einführung von AFS entscheidend. Viele Landwirte sind sich der potenziellen Vorteile von AFS nicht bewusst und benötigen zusätzliche Schulungen in nachhaltigen landwirtschaftlichen Techniken, insbesondere im Zusammenhang mit AFS, sowie einen verbesserten Zugang zu Werkzeugen und Baumsämlingen. Verschiedene Gruppen sollten sich zusammenschließen und Strategien entwickeln, um Anreize für die Einführung von AFS zu koordinieren. Dies erfordert die Entwicklung von politischen Maßnahmen zur aktiven Förderung von AFS und die Abstimmung von Unterstützungssystemen für AFS durch staatliche und nichtstaatliche Organisationen, zum Nutzen der Landwirte.Agriculture often contributes to climate change, deforestation, and land degradation. To ensure sustainable production of food, feed, and renewable resources for a growing population in the face of worsening climate change and land degradation, transitioning to sustainable intensification methods like agroforestry systems (AFS) is crucial. AFS offers numerous benefits, including improved soil fertility, erosion control, water conservation, microclimate regulation, and additional products for farmers.In the Rwenzori region of Western Uganda, a study was conducted on 30 small-scale coffee farms that had implemented varying degrees of AFS. These farms were assessed in terms of their engagement in and experiences with agroforestry. To account for potential regional differences, farms from three different areas were chosen: lowland and highland farms in Kasese district, along with highland farms in Kabarole district. Interviews were conducted with 30 farmers actively involved in AFS, and insights were gathered from 12 AFS experts. Additionally, two focus group discussions were organized, one involving 5 farmers and 4 experts and another with 11 farmers and 4 experts. The findings from all these interviews were cross-referenced and analyzed using social science theories.To fully realize the benefits of AFS for a larger portion of the population, widespread adoption of AFS is essential. Many farmers are unaware of the potential advantages of AFS and need additional training in sound farming techniques, particularly those related to AFS, as well as improved access to tools and tree seedlings. Collaborative efforts should be made to enhance incentives for AFS adoption, requiring the development of policies that actively promote AFS and the coordination of support systems for AFS by both governmental and non-governmental organizations, all aimed at benefiting farmers.submitted by Reinhard JankMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 202
Auswirkungen unterschiedlicher Bodenbearbeitungssysteme sowie Bedeutung der Regenwurmabundanz auf ausgewählte Bodenparameter und die Ertragsbildung bei Mais
No full textIn der vorliegenden Masterarbeit wurden vier verschiedene Bodenbearbeitungsmethoden sowie der Einsatz von Regenwürmern auf ihre Auswirkungen auf die Kulturpflanze Mais untersucht. Dazu wurde am 10-jährigen Langzeitversuch der landwirtschaftlichen Fachschule Hollabrunn im Jahr 2019 ein Feldversuch mit den Bodenbearbeitungsmethoden konventionell (Pflug), minimiert (Grubber), minimal (Scheibenegge) und Direktsaat mit drei Wiederholungen angelegt. Des Weiteren wurde in jeder Parzelle eine eigene Regenwurmparzelle angelegt, in der jeweils 98 Regenwürmer zugesetzt wurden. Dahinter befand sich eine Vergleichsparzelle ohne Regenwürmer.Während der Versuchsdurchführung wurden der Blattflächenindex gemessen, um die Biomassezuwachsrate zu ermitteln. Um Rückschlüsse über den Stressfaktor der Pflanze zu ziehen, wurden im Sommer Pflanzen- und Bodentemperaturmessungen sowie Bodenfeuchtigkeitsmessungen durchgeführt. Die Ernte der Maispflanzen wurde in den Regenwurm- und in den Vergleichsparzellen durchgeführt und die Ergebnisse von Biomasse und den Kornertrag ermittelt. Es wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den Bodenbearbeitungsmethoden festgestellt.Die Zugabe von Regenwürmern zeigte auch nach einiger Zeit eine erhöhte Population und eine beschleunigte Zersetzung der abgestorbenen organischen Substanz. Weiters ist auf weniger bearbeiteten Böden eine erhöhte Populationsaktivität erkennbar.Die Messung des Eindringwiderstandes mittels Penetrologger zeigte nur bei Direktsaat eine Veränderung zu den anderen Bodenbearbeitungsvarianten, was auf eine höhere Strukturstabilität hindeutet. Bei den Messungen bezüglich Bodenwassergehalt und Saugspannung hatten die Bodenbearbeitungsmethoden signifikanten Einfluss, die gemessenen Werte veränderten sich über die verschiedenen Messzeitpunkte in allen Varianten. Die Bodenbedeckung im Vegetationsverlauf ist bei weniger stark bearbeiteten Böden tendenziell höher, was in puncto Bodenschutz in Zukunft eine große Rolle spielen kann.In this master thesis four different tillage methods including earthworm application were investigated for their effects on the crop maize. For this purpose, a field trial with the tillage methods conventional (plough), minimised (cultivator), minimal (disc harrow) and no-till with three replications was set up at the 10-year long-term trial of the agricultural college Hollabrunn in 2019. Furthermore, a separate earthworm plot was created in each plot, in which 98 earthworms were added in each case. Behind this, there was a comparison plot with the same area arrangement, but without earthworms.During the trial the leaf area index was calculated to determine the biomass growth rate. Also the plant and soil temperature, as well the soil moisture were measured for conclusions about the stress level of the plants. Harvesting of the maize plants was carried out in the earthworm plots and in comparison plots in October and the results for biomass weight and grain yield were determined. It can be said that there are no significant differences between the various tillage methods. The addition of earthworms also showed an increased population and accelerated decomposition of the dead organic matter after some time. The measurement of penetration resistance by means of a penetrologger only showed a change with no-till compared to the other tillage variants, which indicates a higher stability. In the measurements of water content and suction tension, the tillage methods had significant influence, the measured values changed over the different measuring times in all variants. Soil cover during the vegetation period tends to be higher in less tilled soils, which can play a major role in soil protection in the future. The available findings can be used as a decision-making aid for plant cultivation applications.verfasst von Stefan Widy, Ernst WeilnerMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit englischer Zusammenfassun
Variation in plant litter decomposition rates in an agroforestry system in the Rwenzori region, Uganda
No full textIn Agroforstsystemen können durch regelmäßiges Mulchen nicht nur Nährstoffe und CO2 gespeichert, sondern auch Erosion, unerwünschtem Pflanzenwachstum und Evapotranspiration vorgebeugt sowie die Bodeninfiltration verbessert werden. Die Rwenzori-Region Ugandas ist von steilen, erosionsgefährdeten Hängen geprägt. Je länger der Boden mit einer Mulchschicht bedeckt ist, desto größer sind die o.g. Vorteile. Diese können durch Auswahl von langsam verrottender Streu maximiert und die Arbeitsintensität minimiert werden. In einem kürzlich errichteten Agroforstsystem im Kasese-Distrikt werden die N-fixierenden Pflanzen Mucuna pruriens var. utilis und Millettia dura (Dunn.) als Bodenbedecker bzw. Schattenbaum und deren Blätter als Mulch verwendet. Um die Langlebigkeit der Pflanzenstreu zu bestimmen, wurde auf 12 Kaffeefarmen über einen Zeitraum von 70 Tagen eine Streubeutelstudie mit 3 Streuarten (M. pruriens, M. dura und eine Mischung aus beiden) durchgeführt. Zum Vergleich wurde ein standardisierter Streubeutelversuch mit Teebeuteln (Keuskamp et al., 2013) durchgeführt. Die Zersetzung aller Streuarten sowie der Teebeutel verlief negativ exponentiell. M. pruriens-Streu wurde signifikant schneller abgebaut als die Streumischung (p = 0,025), gefolgt von M. dura (p < 0,001). Eine signifikante Beziehung zwischen dem Stabilisationsfaktor S und der Höhe (p = 0,024) wurde für den Teebeutelversuch festgestellt. Die Mittelwerte der Abbauraten von M. dura-Streu und Teebeuteln waren signifikant miteinander korreliert (Welch's Test, p = 0,693). Die Ergebnisse legen nahe, M. dura als Mulch zu verwenden, während M. pruriens als Bodenbedecker oder zur kurzfristigen Düngung von Kulturen eingesetzt wird. Das Ausbringen von Mulch in höheren Lagen wird empfohlen, um den Gehalt an organischer Substanz im Boden zu steigern. Für weitere Versuche in dieser Region können die Abbauraten von Teebeuteln als repräsentativ für M. dura-Streu angenommen werden.Apart from nutrient release and carbon sequestration, mulching in agroforestry systems provides multiple benefits such as erosion control, suppression of weeds and soil water infiltration as well as retention. In the steep, erosion-prone slopes of the Rwenzori region, Uganda, the impact of these benefits is directly correlated to the amount of time during which the soil is covered by mulch. As mulching is labour-intensive, choosing mulch with the highest retention time maximizes the benefits of mulch cover while lowering the workload. In a newly established agroforestry system in Kasese district, N2-fixing plants Mucuna pruriens var. utilis and Millettia dura (Dunn.) are used as cover crop and shade tree, respectively, providing litter for mulching. To determine the longevity of plant litter, a litter bag study with 3 litter types (M. pruriens, M. dura and a mix of both) is conducted on 12 small-scale coffee farms over a period of 70 days. For comparison, a standardized litter bag experiment with tea bags (Keuskamp et al., 2013) is conducted. All litter types including tea bags decomposed following a negative exponential pattern. M. pruriens litter decomposed significantly faster than the litter mix (p = 0,025), followed by M. dura (p < 0,001). A significant relationship between stabilization factor S and elevation (p = 0,024) was found for the tea bag trial. Means of decomposition rates of M. dura litter and tea bags were shown to be significantly correlated (Welch’s test, p = 0,693). The results of the study suggest that M. dura be used for mulching to maximize retention time of mulch, while using M. pruriens as live soil cover or for short term fertilization of crops. Distribution of plant litter in higher elevation is recommended to improve soil organic matter contents in the soil. For further analyses in this region, decomposition rates of tea bags used as standardized litter can be assumed as being representative of M. dura litter.submitted by Richard KlepschMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun