University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna
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Charakterisierung von fibrillierter Rinde und Nutzung als Klebstoffadditiv für die Holzverklebung
No full textDie Rinde ist ein hochkomplexer, heterogener Rohstoff mit einem enormen Anwendungspotenzial. In der Holzindustrie wird sie allerdings häufig nur energetisch genutzt. Ein alternatives Anwendungsgebiet ist die Nutzung der aromatischen Tannine zur Formulierung von Rindenklebstoffen. Die Tannine werden zu diesem Zweck meistens zuvor extrahiert. Untersuchungsgegenstand dieser Arbeit war die Rinde von drei Holzarten (Fichte, Erle und Eiche) ohne chemische Vorbehandlungsschritte zu zerfasern und zu charakterisieren. Anschließend wurde die Nutzung der Rinde als Klebstoffadditiv in einem Phenol-Resorcinol Klebstoff mittels Längszugscherprüfung getestet. Dabei sollten sowohl die fibrillierten Rindenfasern als Verstärkungsfasern die mechanische Festigkeit des Klebstoffs erhöhen als auch die Tannine das Phenol substituieren. Hierfür wurde die Rinde in einer Schneid- und Ultrazentrifugalmühle gemahlen, um anschließend im Nassprozess in einem Laborholländer und Grinder weiter homogenisiert zu werden. Mikroskopisch konnten keine nennenswerten Unterschiede zwischen den Rindenarten festgestellt werden. Allerdings wurde eine signifikante Homogenisierung und teilweise Fibrillierung festgestellt. Die Ergebnisse der Partikelgrößenverteilung zeigen, dass die durchschnittlichen Längen und Durchmesser der gewonnenen Fasern <35 bzw. <10 µm betragen. Das Kaltwasserextrakt wurde mittels GC/MS-FID analysiert. Dabei zeigte sich, dass vor allem Zucker gelöst wurden. Mit 9.3% war der Extraktgehalt der Fichtenrinde mehr als doppelt so hoch wie der der anderen Rindenarten. Mit durchschnittlich 15.1 MPa schnitt der Fichtenklebstoff bei den Längszugscherprüfungen am besten ab und eine Varianzanalyse zeigte, dass sich die Scherfestigkeiten der Fichtenklebstoffe im Mittel nicht signifikant von denen der konventionellen Klebstoffvariante unterschieden. Daher lässt sich festhalten, dass sich fibrillierte Fichtenrinde als Klebstoffadditiv in einem Phenol basierten Klebstoff eignet.Bark is a highly complex, heterogeneous raw material with enormous application potential. In the wood industry, however, it is often used only for energy. An alternative field of application is the use of the aromatic tannins for the formulation of bark adhesives. For this purpose, the tannins are usually extracted beforehand. The object of this work was to difiber and characterize the bark of three wood species (spruce, alder and oak) without chemical pretreatment steps. Subsequently, the use of the bark as an adhesive additive in a phenol-resorcinol adhesive was tested by means of longitudinal tensile shear testing. Here, both the fibrillated bark fibers as reinforcing fibers should increase the mechanical strength of the adhesive and the tannins should substitute the phenol. For this purpose, the bark was ground in a cutting and ultracentrifugal mill, and then further homogenized in a wet process in a laboratory pulp beater and grinder. Microscopically, no significant differences were found between the bark types. However, significant homogenization and partial fibrillation was observed. Particle size distribution results showed that the average lengths and diameters of the produced fibers were <35 µm and <10 µm. The cold-water extract was analyzed by GC/MS-FID. This showed that mainly sugars were dissolved. At 9.3%, the extract content of spruce bark was more than twice that of the other bark species. With an average of 15.1 MPa, the spruce adhesive performed best in the longitudinal tensile shear tests, and an analysis of variance showed that, on average, the shear strengths of the spruce adhesives did not differ significantly from those of the conventional adhesive variant. Therefore, it can be concluded that fibrillated spruce bark is suitable as an adhesive additive in a Phenol based adhesive.verfasst von Dragoslav VasovicMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit englischer Zusammenfassun
Gräsergärten zu Schau- und Lehrzwecken
No full textDas Institut für Ingenieurbiologie und Landschaftsbau (IBLB) der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) plant die Anlage eines Gräsergartens zu Schau- und Lehrzwecken auf dem Gelände der Versuchswirtschaft in Groß-Enzersdorf (VWG). Dafür wird im Rahmen dieser Arbeit zunächst ein allgemeiner Planungsleitfaden erstellt, der anschließend bei der Entwicklung eines konzeptuellen Planungsvorschlags angewendet wird. Zu Beginn erfolgt eine theoretische Auseinandersetzung zu verschiedenen Gartenanlagen mit der Funktion der Wissensvermittlung sowie zur Ordnung der Poales. Im Anschluss daran werden vier Gartenanlagen als Fallbeispiele ausgewählt und die planungsrelevanten Themengebiete durch die Anwendung verschiedener Methoden erfasst: eine Internetrecherche zur jeweiligen Anlage, Bestandsaufnahmen der Gelände und einzelner Gräserbeete, sowie mehrere Interviews mit Auskunftspersonen der Gärten. Durch die Analyse werden wichtige Zusammenhänge und Parameter zum Aufbau und der Gestaltung von Schaugärten mit Lehrzwecken herausgearbeitet. Ein Planungsleitfaden fasst anschließend die wichtigsten Fragestellungen für die Errichtung einer solchen Gartenanlage zusammen, und hilft dadurch Ziele und Rahmenbedingungen festzulegen. Der Leitfaden unterteilt sich in vier Themenblöcke, mit Fragen zu den vorgesehenen Nutzer*innengruppen und Nutzungszwecken, den Möglichkeiten zur Umsetzung auf dem Gelände, der Gestaltung der Beete sowie zur Kommunikation und Wissensvermittlung. Der geplante Gräsergarten der VWG soll weiterhin überwiegend von BOKU-Angehörigen besucht und zur Präsentation und Durchführung von praktischen Lehrveranstaltungen genutzt werden. Die räumliche Anordnung und Beetgestaltung erfolgt anhand der thematisch aufgeteilten Gräser-Auswahl. Zudem beinhaltet das Konzept Vorschläge zur Gestaltung eines Aufenthaltsbereichs sowie für mögliche Kommunikationsmittel. Das ausgearbeitete Konzept kann nun als Grundlage für weitere Entwicklungsprozesse fungieren.The Institute of Soil Bioengineering and Landscape Construction (IBLB) at the University of Natural Resources and Life Sciences Vienna (BOKU) plans to establish a grass garden for showing and teaching purposes on the grounds of the experimental farm in Groß-Enzersdorf (VWG). For this purpose, this work will create a general planning guideline, which will then be used in the development of a conceptual planning proposal. At the beginning, a theoretical discussion of different garden facilities with the function of knowledge transfer as well as the order of the Poales takes place. Subsequently, four garden sites were selected as case studies and the range of subjects relevant to the planning are acquired by applying different methods: Internet research on the respective sites, inventories of the terrain and individual grass beds, and several interviews with respondents of the gardens. Through the analysis, important correlations and parameters for the structure and design of show gardens for teaching purposes are elaborated. A planning guideline then summarizes the most important issues for the establishment of such a garden, and thus helps to define goals and framework conditions. The guide is devided into four thematic blocks, with questions about the intended user groups and purposes of use, the possibilities for implementation on the site, the design oft he beds, and communication and knowledge transfer. The planned grass garden of the VWG should to be visited, now as before, largely by BOKU members and used for the presentation and implementation of practical courses. The spatial arrangement and bed design is based on the thematically divided selection of grasses. The concept also includes suggestions for the design of a common area and for possible means of communication. The developed concept can now serve as a basis for further development processes.verfasst von Carina HippMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit englischer Zusammenfassun
"Lichtental Sozial" : landschaftsplanerische Funktions- und Sozialraumanalyse für die Straßenfreiräume des Lichtentals
No full textDie vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Straßenräumen eines gründerzeitlichen Wohngebietes im 9. Wiener Gemeindebezirk. Dabei stellt sich die Frage, welche Empfehlungen für eine zeitgemäße und menschenfreundliche Gestaltung gegeben werden können. Denn Straßenräume werden nicht nur zur Fortbewegung genutzt. Eine attraktive Gestaltung fördert das Sicherheitsgefühl sowie die zwischenmenschlichen Kontakte der Nutzer:innen. Weitere Themen sind die Anforderungen der unterschiedlichen Nutzer:innengruppen, die räumliche Ausstattung, die Aufenthalts- und Wegequalität, die Nutzung der Straßen und Freiräume durch die Menschen und Maßnahmen zur Verbesserung der Aufenthaltsqualität. Zu Beginn erfolgt eine Einführung in die theoretischen und rechtlichen Rahmenbedingungen, wobei u.a. auf das Wissen der lokalen Agendagruppe Lichtental zurückgegriffen wird. Die sozialräumliche Struktur wird durch vorhandene Analysen und Sekundäranalysen statistischer Daten erfasst. Kartierungen der Erdgeschosszonen und der Ausstattung des Untersuchungsgebietes beschreiben die Nutzungen und die baulich- räumliche Struktur. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen sind systematische Begehungen, welche die Aktivitäten der Nutzer:innen erfassen. Die Ergebnisse der sozialräumlichen Erhebung (Begehungen) zeigen, dass die Straßenfreiräume vielfältig genutzt werden. Männliche Personen im Alter von 6 bis 18 Jahren wurden häufiger und zu späteren Tageszeiten im öffentlichen Raum beobachtet. Vor allem männliche 6- bis 14-Jährige sind in den Abendstunden deutlich öfter ohne Erwachsene unterwegs als weibliche. Aktivitäten wie „Spielen“ und „Sitzen“ werden fast ausschließlich in Freiräumen mit hoher Qualität wahrgenommen. Verweilpotenziale zeigen sich aber auch an Straßenkreuzungen (mit niedrigerer Qualität), da hier vermehrt „stehende“ Personen(gruppen) wahrgenommen wurden. Ein Verweilen der Menschen ist auch in Straßen mit Baumbestand und Erdgeschossnutzungen zu beobachten. Die Empfehlungen schlagen eine Umverteilung der Straßenfreiräume vor. Das Baumpotenzial von über 130 Bäumen im Gebiet soll genutzt werden. Für eine nachhaltige Transformation braucht es zudem verkehrsberuhigte Zonen, identitätsstiftende Maßnahmen und die Einbeziehung der Bewohner:innen im "Grätzl".verfasst von Max Jan HejdaMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit englischer Zusammenfassun
Hydrologische Charakterisierung von Kohlefiltern zur Grundwassersanierung durch Tracerversuche in Säulenversuchen
No full textGrundwasser ist die wichtigste Wasserressource für die Trinkwassergewinnung. Die Grundwasserqualität kann aber punktuell durch organische Schadstoffe belastet sein. Für die Grundwassersanierung werden verschiedene Verfahren eingesetzt, bei denen auch Aktivkohle als Adsorbens verwendet werden kann. Eine Alternative zur Aktivkohle könnte aufgrund von geringeren Herstellungskosten und besserer Nachhaltigkeit Biokohle sein. In dieser Arbeit wurde überprüft, ob sich Biokohle aus Holzhackschnitzel rein hydrologisch als Filtermaterial eignet und für die Sanierung von organischen Schadstoffen genutzt werden könnte. Dazu wurden Multi-Tracerversuche mit deuteriertem Wasser (D2O) und Calciumchlorid (CaCl2) bei unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten in mit Biokohle und Aktivkohle befüllten Säulenversuchen durchgeführt. Die Auswertung dieser Versuche erfolgte über visuellen Vergleich der Konzentrationskurven der Tracer und mittels desProgramms OptSFDM. Dies lieferte Information über Transportparameter wie Dispersion, Verweilzeit, Porosität und Diffusion. Im Verlauf der Masterarbeit wurde der ungenügend konservative Charakter des CaCl2 Tracers offenkundig. Dadurch konnten die geplante Validierung durch die Nutzung von zwei konservativen Tracern nicht durchgeführt werden und es wurden primär die D20-Versuche der Aktivkohle und Biokohle mit OptSFDM ausgewertet. Manche Parameter aus dieser Auswertung, wie zumindest teilweise die mittlere Verweilzeit, sind auch aufgrund von Totwasser in PTFE-Schläuchen unplausibel beziehungsweise mit Fehlern behaftet. Die weitere OptSFDM Auswertung der Biokohleund der visuelle Vergleich der Konzentrationskurven deuten auf einen sehr geringen Einfluss von Diffusion hin. Der visuelle Vergleich der auswertbaren Konzentrationskurven der Aktivkohle können einen geringen Einfluss von Diffusion nahelegen. Die OptSFDM Auswertung weisen je nach Versuch mit der Aktivkohle auf einen sehr geringen Einfluss und auf einen gewissen Einfluss von Diffusion hin.Groundwater is the most important water resource for drinking water production. However, the groundwater quality can be contaminated by organic pollutants. Various processes are used for groundwater remediation, in which activated carbon can also be used as an adsorbent. An alternative to activated carbon could be biochar due to lower production costs and better sustainability. In this work it was tested, whether biochar obtained from wood chips is suitable as a possible filter material from a purely hydrological point of view and could be used for the remediation of organic pollutants. For this purpose, multi-tracer experiments were conducted with deuterated water (D2O) and calcium chloride (CaCl2) at different flow rates with column tests filled with biochar and activated carbon. Data from the column experiments were analysed by visually comparing the concentration curves of the tracers and modeling them using the OptSFDM program. This provided information on transport parameters such as dispersion, residence time, porosity and diffusion. During the master thesis, the insufficiently conservative character of the CaCl2 tracer became apparent, also through the completion of side experiments. As a result, the planned validation by using two conservative tracers could not be carried out and only the D20 tests of the activated carbon and biochar were evaluated with OptSFDM. Some parameters from this evaluation, such as at least partially the mean residence time, were implausible or subject to error possibly also due to water in PTFE tubes. The further OptSFDM evaluation of the biochar and the visual comparison of the concentration curves indicated a small influence of diffusion. The visual comparison of the evaluable concentration curves of the activated carbon suggested a minor influence of diffusion. The OptSFDM evaluation indicated a small influence and some influence of diffusion in the experimentswith the activated carbon.verfasst von Fabian RieblMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit englischer Zusammenfassun
Die Veränderung der Landbedeckung im Einzugsgebiet der Unteren Drau
No full textIm Rahmen dieser Arbeit wurde die Landnutzung/-bedeckung für die Jahre 1826-1828 im Einzugsgebiet der Unteren Drau und der Gail basierend auf historischen Katasterkarten erhoben und mit jener im Jahr 2016 verglichen.Die Siedlungsgebiete sind im gesamten Einzugsgebiet zumindest auf das Vierfache ihrer einstigen Fläche angewachsen. Der Anteil des Grünlandes ist um 98 % gestiegen, während Äcker 55 % ihrer Fläche verloren haben. Die Fläche der Fließgewässer hat sich um 35 % verkleinert, jene der Feuchtgebiete sogar um rund 95 %. Spärlich bestockte Flächen, wie z.B. die alpine Krummholzzone, haben 72 % ihrer einstigen Fläche eingebüßt. Im Gegenzug dazu nahmen Waldflächen um rund 22 % zu.Im HQ300-Überflutungsraum weiteten sich Siedlungsflächen noch stärker, nämlich zumindest um das Fünffache aus. Auch der Anteil der landwirtschaftlich genutzten Flächen ist in diesem Bereich insgesamt gewachsen. Die Fläche des Grünlandes ist hier allerdings nur um ca. 9 % gestiegen. Die Äcker haben im HQ300-Raum keine Verluste zu verzeichnen, sondern sind sogar um ca. 15 % gewachsen. Zudem befanden sich rund 62 % der Feuchtgebiete einst in diesem Bereich. Die Verluste sind diesbezüglich im HQ300-Raum ähnlich hoch wie im gesamten Einzugsgebiet und liegen bei 94 %. Insgesamt verringerte sich der HQ300-Überflutungsraum bis 2016 um 13,3 %.Die Bodenversiegelung in Siedlungsgebieten und die Bodenverdichtung auf landwirtschaftlichen Flächen führen zu einem stärkeren Oberflächenabfluss, der eine Erhöhung des Hochwasserabflusses bewirkt. Durch den Verlust von Retentionsräumen an Fließgewässern sinkt deren hydrologische Pufferwirkung und die Fließgeschwindigkeit der Hochwasserwellen steigt. Zudem ist in den letzten 200 Jahren eine verstärkte Siedlungstätigkeit auf ehemaligen Überflutungsflächen zu verzeichnen. All diese Faktoren erhöhen letztendlich im Zusammenspiel mit dem Klimawandel das Risiko für das Auftreten von Hochwasserereignissen in alpinen Tallagen.Within this master thesis, the land use/cover in the catchments of the Lower Drava and Gail River was surveyed for the years 1826-1828 based on historical cadastre maps and compared with the land cover in 2016.Settlement areas have grown by at least four times of their former size in the entire catchment area. The share of grassland has increased by 98 %. Cropland, on the other hand, has lost 55 % of its area. The area of flowing waters has decreased by 35 %, that of wetlands by aprox. 95 %. Sparsely wooded areas, such as the alpine crooked wood zone, have lost 72 % of their former area. In contrast, forested areas expanded by around 22 %.In the HQ300-floodplain, settlement areas expanded even more by at least fivefold. The share of agricultural land has also increased in this area. However, the area of grassland here increased by only about 9 %. Cropland did not experience any losses in the HQ300-area, but actually grew by 15 %. In addition, about 62 % of the wetlands were once located in this area. Respective losses in the HQ300-area are similar to those in the whole basin, at around 94 %. In total, until 2016, the HQ300-floodplain has been reduced by 13.3 %.Soil sealing in settlement areas and soil compaction on agricultural land lead to greater surface runoff, which causes an increase in flood discharge. The loss of retention areas along water courses decreases the hydrological buffering effect and increases the flow velocity of the flood waves. In addition, there has been increased residential development on former floodplain areas over the past 200 years. All these factors, in combination with climate change, ultimately increase the risk of flood events occurring in alpine valleys.verfasst von Monika BergerMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit englischer Zusammenfassun
Freiräume für Frauen: Analyse mit Fokus auf die öffentlichen Freiräume für den Bereich Handelskai unter Berücksichtigung der Donaupromenade
No full textIn dieser Arbeit habe ich mich mit dem sozialen Aspekt der Freiraumgestaltung aus einer feministischen Perspektive befasst. Ich habe mich für einen Wiener Bezirk entschieden, in dem diese Art von Forschung besonders wichtig ist, ein Gebiet, in dem offensichtliche Herausforderungen wie Armut, soziale Schichtung und Gentrifizierung einen besonderen Einfluss auf das Leben der BewohnerInnen haben. Forschung, Analyse und Planung können aus einer feministischen Perspektive positive Veränderungen für die gesamte Bevölkerung bewirken. Daher ist es hier besonders wichtig, die soziale Entwicklung auf organische Weise anzugehen.Unter den verschiedenen Funktionen des öffentlichen Raums konzentriere ich mich auf Gemeinschaftsgärten als Säule für wirtschaftliche Unabhängigkeit, Selbsterhaltung und Gemeinschaftsbildung. Der Verlust von städtischen Grünflächen bedroht genau die Freiräume, die für das Leben in der Stadt entscheidend sind. Gleichzeitig besteht die Notwendigkeit, Wohngebiete zu bauen, da die städtische Bevölkerung weiterwächst. Infolge des Rückgangs oder des völligen Verschwindens von produktiven Flächen (Gärten) kann der ständig wachsende städtische Bedarf nur durch landwirtschaftliche Produkte aus immer weiter entfernten Gebieten gedeckt werden. All diese Prozesse erhöhen den Bedarf an städtischer Landwirtschaft und Gemeinschaftsgärten, da sie nicht nur als Grünflächen, sondern auch als Gemeinschaftsräume, Lebensmittelproduktionsstätten und Instrumente der Stadterneuerung dienen. Ein solcher Garten fördert die Integration und hält die TeilnehmerInnen innerhalb des sozialen Netzes. Dies trägt auch dazu bei, die psychische Gesundheit zu erhalten, eine Gemeinschaft aufzubauen und Kommunikationsfähigkeiten zu entwickeln.Ziel ist es, die Forschung zu den sozialen Aspekten der Freiraumgestaltung weiterzuentwickeln und zu fördern, um so die Verbreitung von Gemeinschaftsgärten zu fördern und sie zu einem festen Bestandteil der Stadtentwicklung zu machen.In this paper I have looked at the social aspect of open space design from a feminist perspective. I have chosen a Viennese district where this kind of research is particularly important, an area where obvious challenges such as poverty, social stratification and gentrification have a particular impact on the lives of residents. Research, analysis and planning can bring about positive change for the whole population from a feminist perspective. In Brigittenau, almost half of the population has a migration background, unemployment and poverty are higher than the Viennese average. Therefore, it is particularly important here to approach social development in an organic way, i.e. through development that facilitates, triggers and sustains these processes, i.e. development acts as a catalyst for assimilation.Among the various functions of public space, I focus on community gardens as a pillar for economic independence, self-preservation and community building. The loss of urban green spaces threatens the very open spaces that are crucial for city life. At the same time, there is a need to build residential areas as the urban population continues to grow. As a result of the decline or complete disappearance of productive land (gardens), the ever-growing urban demand can only be met by agricultural products from ever more distant areas. All these processes increase the need for urban agriculture and community gardens, as they serve not only as green spaces, but also as community spaces, food production sites and urban regeneration tools. Such a garden promotes integration and keeps participants within the social network. This also helps to maintain mental health, build community and develop communication skills.The aim is to further develop and promote research on the social aspects of open space design in order to encourage the spread of community gardens and make them an integral part of urban development.verfasst von Éva LampertMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit englischer Zusammenfassun
Genetic structure of downy oak (Quercus pubescens) in Central Europe
No full textDie Flaumeiche (Quercus pubescens), eine trockenstresstolerante Baumart, wird angesichts der Herausforderungen des Klimawandels eine wichtige Rolle bei der Erhaltung der mitteleuropäischen Wälder spielen. Die Bestände findet man in kleinen, isolierten Lebensräumen, welche sich aber voraussichtlich unter den sich ändernden Bedingungen ausdehnen werden. Bevor man neue Bestände anlegt, müssen genetische Untersuchungen durchgeführt werden, um genetische Vielfalt zu garantieren und die Anpassungsfähigkeit an Umweltveränderungen zu fördern.In dieser Studie wurden 29 Bestände in Österreich, Frankreich, Deutschland, Ungarn, Italien und der Schweiz mit Hilfe von Kern- und Chloroplasten-Mikrosatellitenmarkern analysiert. Die drei Hauptthemen waren genetische Vielfalt und Differenzierung, Hybridisierung und genetische Introgression mit Quercus petraea und Autochthonie.Die Ergebnisse unterstreichen eine ausgeprägte genetische Struktur in den untersuchten Beständen, welche auf geografische Barrieren, Populationsgröße und Isolation zurückzuführen ist. Im Osten wurden bezüglich der genetischen Vielfalt höhere Werte beobachtet als im Westen. Wir stellten fest, dass von allen betrachteten Standortbedingungen, nur die Höhenlage signifikant mit der genetischen Introgression korrelierte. Die Analyse der Chloroplasten-DNA kam zu dem Ergebnis, dass die beobachtete räumliche Verteilung der Haplotypen mit den bekannten nacheiszeitlichen Migrationsrouten übereinstimmt Dies lässt darauf schließen, dass kein Samentransport durch den Menschen stattgefunden hat und die Bestände autochthon sind.Jedes identifizierte Cluster sollte durch eine In-situ Generhaltungseinheit repräsentiert werden. Bei Beständen mit geringer Individuenzahl ist die Ex-situ Generhaltung von entscheidender Bedeutung für die Erhaltung des lokalen Genpools. Der Datensatz dieser Studie sollte für die Planung künftiger In- und Ex-situ Generhaltungen herangezogen werden.The downy oak (Quercus pubescens), a drought-tolerant white oak species, will play a vital role in preserving Central European forests amid the challenges of climate change. In this region, populations of this species are found in small, isolated habitats, with their optimal habitat expected to expand under changing conditions. Before establishing new stands, conducting genetic evaluations is imperative to ensure a diverse gene pool, enhancing adaptive resilience to environmental shifts.This study analyses 29 stands in Austria, France, Germany, Hungary, Italy, and Switzerland using nuclear and chloroplast microsatellite markers. The three main topics were genetic diversity and differentiation, hybridization and genetic introgression with Quercus petraea and lastly autochthony.The findings underscore a pronounced genetic structure in Q. pubescens stands in Central Europe attributed to geographical barriers, population size, and isolation. There is spatial variation in genetic diversity, with higher values observed in the east compared to the west. Regarding the genetic introgression with Q. petraea, we discovered that among all site conditions considered, only elevation correlated significantly with the extent of genetic introgression. By analysing the chloroplast DNA, we determined that the observed spatial distribution of haplotypes aligns with known post-glacial migration routes, suggesting a lack of human-mediated seed transfer, which supports the assumption that the stands are autochthonous.In the framework of gene conservation, we conclude that each identified genetic cluster should be represented by one in situ genetic conservation unit. For stands with a low individual count, ex situ conservation becomes crucial to preserve the local gene pool. Given the extensive dataset provided by this study on Q. pubescens in Central Europe, it should be a basis in the planning of future in and ex situ genetic conservation units.submitted by Jil PützMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 202
Constant pH simulations with accelerated enveloping distribution sampling
No full textDer pH spielt eine fundamentale Rolle in biologischen Systemen. Bereits eine minimale Veränderung kann zu substanziellen Konformationsänderungen in Biomolekülen führen und die Enzymaktivität stark beeinflussen. Der Hauptgrund hierfür ist die veränderte Protonierung der Aminosäuren. Klassische Moleküldynamik-Simulationen versuchen den pH über die Protonierung der Aminosäuren zu modellieren und stützen sich dabei auf experimentelle oder empirische Zusammenhänge. Die Protonierung wird im Laufe der Simulation nicht verändert.Die korrekte Wahl der Protonierung ist allerdings schwierig, da der pKa-Wert einer Aminosäure von der chemischen Umgebung innerhalb eines Proteins beeinflusst wird und der Protonierungszustand bei einem pH nahe dem pKa nicht eindeutig ist. Die hier vorgestellte Methode versucht mittels Accelerated Enveloping Distribution Sampling (A-EDS) diese Probleme zu umgehen. A-EDS erlaubt es, verschiedene Zustände gleichzeitig in einer Simulation zu simulieren. Die Zustände ensprechen hier den verschiedenen Protonierungszuständen. Freie Aminosäuren können als Referenz verwendet werden, um einen Zusammenhang zwischen A-EDS Parametern und einem theoretischen pH herzustellen. Diese Parameter werden dann verwendet, um Aminosäuren innerhalb eines Proteins bei konstantem pH zu simulieren. Dadurch können Veränderungen im pKa und bevorzugte Tautomere ermittelt werden. In dieser Arbeit wurden A-EDS Parameter für Propionsäure und Histidin erstellt, und folglich an kleinen, unstrukturierten Histidin-hältigen Peptiden getestet. Propionsäure wurde mit fünf möglichen Protonierungszuständen modelliert, und Histidin mit drei. Es konnte gezeigt werden, dass A-EDS Parameter zuverlässig zur Steuerung der Protonierung in den Referenz-Systemen verwendet werden können. Die Test-Systeme haben gezeigt, dass ein Parametertransfer zwischen verschiedenen Systemen innerhalb eines bestimmten Bereiches möglich ist, und potenzielle Limitationen der Methode deutlich gemacht.The pH plays a fundamental role in biological systems. A slightly higher or lower pH can cause substantial changes in the conformation of biomolecules and affect the activity of enzymes. This is mainly due to the changes in the protonation states of protonatable amino acids. Classical molecular dynamics simulations try to model the environmental pH by setting the protonation states a priori based on experimental or empirical factors. During the simulation, the protonation state is fixed. However, the correct choice of the protonation state is difficult because the chemical environment within the protein impacts the pKa, and when the pH is close to the pKa, it is not clear which protonation state should be used. The proposed method aims to circumvent this issue by using accelerated enveloping distribution sampling (A-EDS), which allows the simultaneous sampling of different states in a single simulation. Here, the states correspond to different protonation states. Free amino acids can be used as a reference allowing the creation of a link between A-EDS parameters and a theoretical environmental pH. These parameters are then used to simulate the amino acids as part of a protein in a constant pH environment. This allows for the investigation of pKa shifts and the determination of preferred tautomeric states. In this work, A-EDS parameter sets for propionic acid and histidine were created and the method was tested on small, unstructured peptides containing histidine residues. For the propionic acid, a system with 5 protonation states was investigated, and for the histidine, the system contained 3 possible protonation states. It could be shown that different A-EDS parameters can be used to reliably control the degree of protonation in the reference systems. The simulations of the test systems have shown that a transfer of the parameters is possible within a certain range and elucidated some possible limitations in the applicability of this method.Schlagwortesubmitted by Marc Christopher SchuhMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Unveiling the enzymatic landscape of mollusc glycosylation: identification and characterization of glycoenzymes
No full textIm Rahmen dieser Arbeit wurde die enzymatische Vielfalt der Protein Glykosylierung bei Mollusken untersucht. Insgesamt wurden drei Glykoenzyme, zwei β-Galaktosidasen und eine UDP-N-Acetylglucosamin:alpha-1,3-D-Mannosid β-1,2-N-Acetylglucosaminyltransferase I (GnT-I) untersucht.Diese wurden durch Homologie Suche identifiziert, exprimiert und auf ihre biochemischen Eigenschaften und Substratspezifität untersucht.Die biochemischen Parameter der β-Galaktosidasen der Nacktschnecke (A. vulgaris, Paper I) und der pazifischen Auster (C. gigas, Paper II) wiesen sehr ähnliche Eigenschaften auf. Beide Enzyme zeigten höchste Aktivität im sauren Milieu bei pH-Werten im Bereich von 3,5 bis 4,5 und hatten eine optimale Reaktionstemperaturen bei 50 °C. Während die β-Galactosidase aus A. vulgaris nicht von zweiwertigen Kationen abhängig war, zeigte das Enzym aus C. gigas eine erhöhte Aktivität bei der Zugabe von Co2+, Ni2+, Mn2+, Cu2+, Mg2+, Ca2+ oder Ba2+. Dennoch erlosch die Aktivität des Enzyms nicht bei Zugabe von EDTA. Bezüglich der Substratspezifität spalteten beide Enzyme terminale nicht-reduzierende β-D-Galaktose Reste in β1,3- oder β1,4-Verknüpfung, wobei die terminale β1,3-Galaktose deutlich bevorzugt wurde. Ebenfalls konnte der Einfluss von Substratmarkierungen auf die Aktivität der Enzyme nachwiesen werden, indem eine Vielfalt von Methoden (MALDI-TOF MS, HPTLC, HPLC) miteinander verglichen wurden.Das Schlüsselenzym, GnT-I (C. gigas, Paper III), zeigte die höchste Aktivität bei pH 7,0 und 30 °C, unter Verwendung des physiologisches Substrats Man5-PA. Die Zugabe von zweiwertigen Kationen, wie Mn2+, Co2+, Ba2+, Ca2+, Mg2+ oder Ni2+, erhöhte die Enzymaktivität, während EDTA oder Cu2+ die Aktivität vollständig aufhob. Man5-PA, MM-PA und GnM-PA waren geeignete Substrate für das Enzym.Durch die Entdeckung und Charakterisierung von drei weiteren Glykoenzymen aus Mollusken, konnten wir das derzeitige Wissen über das Glykosylierungspotential dieser Organismen vertiefen.In course of this thesis, parts of the enzymatic landscape of mollusc glycosylation have been under investigation. In total three glycoenzymes, two β-galactosidases and one UDP-N-acetylglucosamine:alpha-1,3-D-mannoside β-1,2-N-acetylglucosaminyltransferase I (GnT-I), were identified through homology search using previously characterized enzymes as template. The successfully identified and expressed candidates were further investigated for their biochemical properties and substrate specificity.The biochemical parameters of the β-galactosidases from the slug (A. vulgaris, Paper I) and the Pacific oyster (C. gigas, Paper II) were very similar using pNP-β-Gal as the substrate. Both enzymes were most active in acidic environment ranging from pH 3.5 to 4.5 and had optimal reaction temperatures at 50 °C. While the β-galactosidase from A. vulgaris did not depend on divalent cations, the enzyme from C. gigas showed increased activity by the supplementation of Co2+, Ni2+, Mn2+, Cu2+, Mg2+, Ca2+ or Ba2+. However, the addition of EDTA did not abolish the enzyme’s activity completely. Regarding substrate specificity, both enzymes cleaved terminal non-reducing β-D-galactose residues in β1,3- or β1,4-linkage, with preference for terminal β1,3-galactose. We could also demonstrate the influence of substrate labelling on the enzymes’ activity, by using a portfolio of methods (MALDI-TOF MS, HPTLC, HPLC).The key enzyme, GnT-I (C. gigas, Paper III), displayed highest activity at pH 7.0 and 30 °C using Man5-PA as the physiological substrate. The supplementation with divalent cations, like Mn2+, Co2+, Ba2+, Ca2+, Mg2+ or Ni2+ increased the enzyme’s activity, while EDTA or Cu2+ abolished the enzyme’s activity completely. The enzyme indicated substrate specificity towards Man5-PA, MM-PA and GnM-PA.The identification and characterisation of three additional glycoenzymes has extended the current knowledge of the glycosylation potential of molluscs.submitted by Julia ThomaDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Mit deutscher Zusammenfassun
Valorization of spent sulfite liquor for sustainable production of bio-compounds
No full textDie zunehmende internationale Aufmerksamkeit für Umweltprobleme hat die Entwicklung der Bioökonomie und nachhaltiger Entwicklungskonzepte vorangetrieben, die sich auf erneuerbare biologische Ressourcen konzentrieren. Dieser Trend hat zu Fortschritten bei den Bioprozesstechnologien geführt, insbesondere in Bioraffinerien. Der Sulfitzellstoffprozess, ein Eckpfeiler der Zellstoff- und Papierindustrie, spielt hier eine wichtige Rolle. Bei diesen Prozessen fällt Sulfitablauge an, die Lignosulfonate, Zucker und phenolische Substanzen enthält. In dieser Studie wird die nachhaltige Nutzung dieser Ablauge unter Verwendung von UV-Bestrahlung als Entgiftungsmethode zur Verbesserung der Fermentierbarkeit untersucht.In dieser Forschung werden zwei spezifische Anwendungen hervorgehoben: Erstens die Fermentation von Bernsteinsäure mit Actinobacillus succinogenes, wobei die UV-bestrahlte Sulfitlauge zu einer höheren Spezifität der Bernsteinsäureproduktion führt. Die Endproduktkonzentration beträgt 14,40 g L-1, was einer Steigerung von 3,01 g L-1 im Vergleich zu herkömmlichen Medien entspricht. Zweitens wird die Produktion von bakterieller Zellulose mit Komagataeibacter intermedius auf Sulfitmedium untersucht, wobei dieses Medium die Standardmedien und Medien mit zugesetzten Lignosulfonaten bei der Zelluloseproduktion übertrifft, mit einem Ergebnis von 5,68 g L-1 im Vergleich zu 1,86 g L-1 und 2,17 g L-1.Die Integration von Sulfitablauge in diese Prozesse trägt zur Nachhaltigkeit der Bioökonomie bei, indem sie eine effiziente Ressourcennutzung ermöglicht und die Herstellung vielseitiger Chemikalien und Materialien fördert.Increasing international attention to environmental issues has driven the development of the bioeconomy and sustainable development approaches that focus on renewable biological resources. This trend has led to advances in bioprocess technologies, particularly in biorefineries. The sulfite pulping process, a cornerstone of the pulp and paper industry, plays an important role here. These processes produce spent sulfite liquor containing lignosulfonates, sugars and phenolic compounds. This study investigates the sustainable utilization of this liquor, using UV-irradiation as a detoxification method to reduce toxicity to microbes in bioproduction processes.In this research, two specific applications are highlighted: First, the microbial production of succinic acid using Actinobacillus succinogenes, where the UV-irradiated sulfite liquor leads to improved succinic acid production. The final product concentration was 14.40 g L-1, an increase of 3.01 g L-1 when compared to conventional media. Secondly, the production of bacterial cellulose with Komagataeibacter intermedius on sulfite medium was investigated, with this medium outperforming the standard media and media with added lignosulfonates in cellulose production, with a result of 5.68 g L-1 compared to 1.86 g L-1 and 2.17 g L-1.The integration of spent sulfite liquor into these processes contributes to sustainability in the bioeconomy by enabling the efficient use of resources and promoting the production of versatile chemicals and materials.submitted by Tom DistlerDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2023Austrian Research Funding Association (FFG) - Project UVEFAZMit deutscher Zusammenfassun