E-Dissertationen

Economic Essays on Rural Labor Markets, Agricultural Policy, and Poverty Outcomes in Sub-Saharan Africa

2026-09-02T10:56:06Z

Economic Essays on Rural Labor Markets, Agricultural Policy, and Poverty Outcomes in Sub-Saharan Africa Nzira, Jackson Elias Reducing poverty remains a central development challenge in rural Sub-Saharan Africa, where livelihoods are being reshaped by population growth, land fragmentation, climate variability, and the gradual diversification of income beyond farming. This dissertation examines how rural labor markets and agricultural policy are associated with poverty and inequality in the region, with particular attention to the quality of jobs, access to remunerative employment opportunities, and the distribution of benefits across households. For the analysis, primary and secondary household-level data sets from various countries in Africa, each with several thousand observations, are combined with econometric modeling techniques. The dissertation comprises three empirical essays.
The first essay examines labor conditions across key rural sectors in Kenya, Namibia, Tanzania, and Zambia, using primary survey data from adults and employers. It shows that wage employment accounts for only a small share of rural livelihoods and that its quality is generally poor, with most workers earning below the minimum wage. Conditions vary sharply across sectors: public administration, education, and health offer better wages, more stable contracts, and more social protection than agriculture, construction, commerce, and hospitality.
The second essay analyzes how nonfarm employment relates to household poverty and income inequality in Tanzania, using five waves of nationally representative panel data (2008–2021). Households engaged in nonfarm employment, either exclusively or combined with farming, have higher incomes and lower poverty than farming-only households. Its central contribution is to distinguish two distributional channels: rising nonfarm income among existing participants is associated with higher inequality, whereas broader participation in nonfarm employment is associated with lower inequality.
The third essay examines whether participation in Malawi's Farm Input Subsidy Program is associated with reduced household poverty, using four waves of panel data (2010–2020). Input coupon redemption is associated with higher per capita income and with lower poverty incidence, depth, and severity. However, income gains are larger among better-resourced households, and redemption is associated with a reallocation of labor toward farming and nonfarm self-employment — particularly among women — and away from wage work.
Taken together, the essays show that inclusive rural transformation depends less on the sheer creation of jobs or gains in agricultural productivity than on whether emerging opportunities are decent, broadly accessible, and able to reach households with fewer complementary resources. The binding constraint is not the existence of opportunities, but unequal access to the good ones. Rural poverty reduction in Sub-Saharan Africa is therefore not a choice between agriculture and nonfarm employment, but a challenge of improving job quality, broadening access to remunerative activities, and designing agricultural support that reaches poorer households.

A multi-omics data integration derived functional and genetic diversity between two high-yielding laying hen strains

2026-09-02T10:27:15Z

A multi-omics data integration derived functional and genetic diversity between two high-yielding laying hen strains Iqbal, Muhammad Arsalan The modern poultry industry is built upon specialized, high-yielding layer strains, such as Lohmann Brown (LB) and Lohmann Selected Leghorn (LSL), which achieve remarkable and comparable egg production despite profound differences in physiology. This dissertation posits that these strains employ distinct molecular, immunological, and genetic strategies to maintain homeostasis and support identical peak performance. To unravel this biological paradox, a tiered, integrative multi-omics framework was applied across nutritional, tissue, and population levels. First, the post-transcriptional response to dietary mineral supply was investigated. Jejunal miRNA sequencing of hens fed varying phosphorus and calcium levels revealed strain-specific regulatory circuits. Strain-dominated miRNA differences (≈116–133 DE miRNAs), while diet effects were smaller (2–21 per contrast) and stronger in LB than LSL. In LSL, differentially expressed miRNAs targeted genes enriched in calcium signaling, inositol phosphate metabolism, and intestinal immune networks. In contrast, LB responses centered on metabolic pathways such as glutathione and vitamin B6 metabolism, suggesting a fundamental divergence in mineral homeostasis regulation. Second, a systems-level integration of multi-omic datasets, including gut miRNA/mRNA transcriptomes, immune cell profiles, duodenal microbiota, blood metabolomes, and comprehensive phenotyping, was performed. Discriminant analysis identified a core biosignature of 93 features that robustly separated the strains. This signature revealed LSL as having an enhanced adaptive immune phenotype, characterized by greater T-cell abundance and upregulated cytokine signaling. Conversely, LB demonstrated a stronger reliance on innate immune components, a distinct metabolic profile, and significant interactions with specific gut microbial taxa, including members of Clostridia and Proteobacteria. Third, the genetic basis of this functional divergence was explored. RNA-Seq-based variant calling from three populations (LB, LSL, and a broiler line) and pairwise FST analysis identified genomic regions and candidate genes under selection, many associated with metabolism, growth, and immunity. Subsequent allele-specific expression (ASE) analysis in the jejunal mucosa across the laying cycle (10 to 60 weeks) revealed dynamic, age-dependent cis-regulatory divergence. A peak of allelic imbalance was observed during the laying peak (24-30 weeks), prominently affecting genes in cholesterol biosynthesis and oxidative phosphorylation, directly linking genetic variation to phase-specific metabolic demands.
In conclusion, this dissertation demonstrates that convergent high yield in modern layers is underpinned by substantial genetic and functional diversity. Through integrated multi-omics, we show that the LSL strain strategy is coordinated around immune readiness and precise mineral signaling, whereas the LB strain strategy utilizes broader metabolic flexibility and host-microbiome synergy. These findings move beyond production metrics to provide a mechanistic, systems-level understanding of adaptation in intensively selected animals. They establish a framework for developing more precise, sustainable, and welfare-oriented breeding and nutritional interventions in agriculture.

Transcriptional and epigenetic dynamics during in vitro osteogenic differentiation of porcine synovium mesenchymal stem cells from two different genetic backgrounds

2026-08-21T08:59:33Z

Transcriptional and epigenetic dynamics during in vitro osteogenic differentiation of porcine synovium mesenchymal stem cells from two different genetic backgrounds Li, Shuaichen Mesenchymal stem cells (MSCs) are multipotent progenitors with well-established osteogenic potential, making them attractive candidates for bone regeneration and the study of skeletal disorders. Synovial membrane-derived MSCs (SMSCs) are particularly promising due to their accessibility and strong differentiation capacity. However, the dynamic interplay among transcriptional programs, DNA methylation, and chromatin remodeling during osteogenic differentiation remains incompletely characterized, and the extent to which donor-specific metabolic traits shape these regulatory layers has not been systematically investigated. Furthermore, pigs represent a clinically relevant large animal model for skeletal research, yet the molecular basis of breed-dependent differences in bone biology is poorly understood.
To address these gaps, this thesis presents a comprehensive multi-omic characterization of in vitro osteogenic differentiation in porcine SMSCs isolated from two breeds with contrasting metabolic profiles: Angeln Saddleback (AS), a traditional breed with higher fat deposition, and German Landrace (DL), a modern breed optimized for lean growth. SMSCs were collected from fibrous synovium and infrapatellar fat pad, induced osteogenically over 21 days, and profiled at synchronized time points alongside uninduced controls using Microarray technique, Reduced Representation Bisulfite Sequencing, RNA sequencing, and ATAC sequencing.
Transcriptomic analysis revealed highly dynamic gene expression shifts throughout differentiation, with peak transcriptional divergence observed at day 21. Core osteogenic markers including ALPL and SPARC were sequentially activated, and key signaling cascades — Wnt, TGF-β, Hedgehog, AMPK, and FoxO — were identified as central regulators. Notably, noncanonical Wnt signaling emerged as a predominant driver of porcine osteogenesis, deviating from canonical pathway-centric models established in human and murine systems. DNA methylation exhibited only modest global changes during induction, yet retained stable and pronounced breed-specific signatures, suggesting a resilient epigenetic memory shaped by divergent genetic backgrounds. In contrast, chromatin accessibility underwent extensive early remodeling, with the greatest changes detected at day 7, preceding peak transcriptional activity and suggesting that chromatin opening primes subsequent gene activation. Integrative analysis identified C/EBP family members, FOXO factors, and KLF9 as candidate master regulators coordinating osteogenic gene networks, while breed-specific transcriptional and chromatin differences were most pronounced during early differentiation and converged as cells approached terminal osteogenic states.
Collectively, these findings establish a multilayered regulatory framework of porcine SMSCs osteogenesis, highlight the molecular consequences of donor breed background, and provide a foundation for advancing precision breeding strategies and MSC-based regenerative therapies for skeletal health.; Transkriptionelle und epigenetische Dynamik während der in vitro osteogenen Differenzierung von synovialen Mesenchymalen Stammzellen des Schweins aus zwei verschiedenen genetischen Hintergründen
Mesenchymale Stammzellen (MSCs) sind multipotente Vorläuferzellen mit einem gut etablierten osteogenen Potenzial, was sie zu vielversprechenden Kandidaten für die Knochenregeneration und die Erforschung von Skeletterkrankungen macht. Synovialmembranständige MSCs (SMSCs) sind aufgrund ihrer guten Zugänglichkeit und starken Differenzierungskapazität besonders vielversprechend. Jedoch ist das dynamische Zusammenspiel zwischen Transkriptionsprogrammen, DNA-Methylierung und Chromatin-Remodellierung während der osteogenen Differenzierung noch unvollständig charakterisiert, und inwieweit donorspezifische metabolische Merkmale diese regulatorischen Ebenen beeinflussen, wurde bislang nicht systematisch untersucht. Darüber hinaus stellen Schweine ein klinisch relevantes Großtiermodell für die Skelettforschung dar, doch die molekularen Grundlagen rassenabhängiger Unterschiede in der Knochenbiologie sind nur unzureichend verstanden.
Um diese Wissenslücken zu schließen, präsentiert diese Dissertation eine umfassende multi-omische Charakterisierung der in vitro osteogenen Differenzierung porziner SMSCs, die aus zwei Rassen mit gegensätzlichen Stoffwechselprofilen isoliert wurden: Angeln Sattelschwein (AS), einer traditionellen Rasse mit höherer Fetteinlagerungskapazität, und Deutschem Landschwein (DL), einer modernen Rasse mit optimiertem Magerfleischwachstum. SMSCs wurden aus der fibrösen Synovia und dem Hoffa-Fettkörper entnommen, über 21 Tage osteogen induziert und zu synchronisierten Zeitpunkten zusammen mit nicht-induzierten Kontrollen mittels Microarray-Technik, Reduced Representation Bisulfite Sequencing, RNA-Sequenzierung und ATAC-Sequenzierung analysiert.
Die Transkriptomanalyse zeigte hochdynamische Veränderungen der Genexpression während der Differenzierung, wobei die stärkste transkriptionelle Abweichung von den Kontrollen an Tag 21 beobachtet wurde. Eine sequenzielle Aktivierung zentraler osteogener Marker, darunter ALPL und SPARC, wurde nachgewiesen, begleitet von wichtigen regulatorischen Signalwegen — Wnt-, TGF-β-, Hedgehog-, AMPK- und FoxO-Signalgebung. Bemerkenswerterweise erwies sich der nicht-kanonische Wnt-Signalweg als dominanter Treiber der porzinen Osteogenese, abweichend von den kanonisch geprägten Modellen im humanen und murinen System. Die DNA-Methylierung zeigte nur geringfügige globale Veränderungen während der Induktion, behielt jedoch stabile und ausgeprägte rassenspezifische Signaturen bei, was auf ein resilientes epigenetisches Gedächtnis hindeutet, das durch unterschiedliche genetische Hintergründe geprägt wurde. Im Gegensatz dazu unterlag die Chromatinzugänglichkeit einer umfangreichen frühzeitigen Remodellierung, mit den stärksten Veränderungen an Tag 7, noch vor dem Höhepunkt der Transkriptionsaktivität, was darauf hindeutet, dass die Öffnung des Chromatins die nachfolgende Genaktivierung vorbereitet. Die integrative Analyse identifizierte Mitglieder der C/EBP-Familie, FOXO-Faktoren und KLF9 als potenzielle Masterregulatoren osteogener Gennetzwerke, während rassenspezifische transkriptionelle und chromatinbezogene Unterschiede in der frühen Differenzierungsphase am stärksten ausgeprägt waren und mit fortschreitender terminaler osteogener Differenzierung zunehmend konvergierten.
Zusammenfassend etablieren diese Befunde ein mehrschichtiges regulatorisches Rahmenwerk der porzinen SMSC-Osteogenese, verdeutlichen die molekularen Konsequenzen des Spenderrassenhintergrunds und legen die Grundlage für die Weiterentwicklung von Präzisionszuchtstrategien sowie MSC-basierter Regenerationstherapien zur Verbesserung der Skelettgesundheit. Um diese Wissenslücken zu schließen, präsentiert diese Dissertation eine umfassende multi-omische Charakterisierung der in vitro osteogenen Differenzierung porziner SMSCs, die aus zwei Rassen mit gegensätzlichen Stoffwechselprofilen isoliert wurden: Angeln Sattelschwein (AS), einer traditionellen Rasse mit höherer Fetteinlagerungskapazität, und Deutschem Landschwein (DL), einer modernen Rasse mit optimiertem Magerfleischwachstum. SMSCs wurden aus der fibrösen Synovia und dem Hoffa-Fettkörper entnommen, über 21 Tage osteogen induziert und zu synchronisierten Zeitpunkten zusammen mit nicht-induzierten Kontrollen mittels Microarray-Technik, Reduced Representation Bisulfite Sequencing, RNA-Sequenzierung und ATAC-Sequenzierung analysiert. Die Transkriptomanalyse zeigte hochdynamische Veränderungen der Genexpression während der Differenzierung, wobei die stärkste transkriptionelle Abweichung von den Kontrollen an Tag 21 beobachtet wurde. Eine sequenzielle Aktivierung zentraler osteogener Marker, darunter ALPL und SPARC, wurde nachgewiesen, begleitet von wichtigen regulatorischen Signalwegen — Wnt-, TGF-β-, Hedgehog-, AMPK- und FoxO-Signalgebung. Bemerkenswerterweise erwies sich der nicht-kanonische Wnt-Signalweg als dominanter Treiber der porzinen Osteogenese, abweichend von den kanonisch geprägten Modellen im humanen und murinen System. Die DNA-Methylierung zeigte nur geringfügige globale Veränderungen während der Induktion, behielt jedoch stabile und ausgeprägte rassenspezifische Signaturen bei, was auf ein resilientes epigenetisches Gedächtnis hindeutet, das durch unterschiedliche genetische Hintergründe geprägt wurde. Im Gegensatz dazu unterlag die Chromatinzugänglichkeit einer umfangreichen frühzeitigen Remodellierung, mit den stärksten Veränderungen an Tag 7, noch vor dem Höhepunkt der Transkriptionsaktivität, was darauf hindeutet, dass die Öffnung des Chromatins die nachfolgende Genaktivierung vorbereitet. Die integrative Analyse identifizierte Mitglieder der C/EBP-Familie, FOXO-Faktoren und KLF9 als potenzielle Masterregulatoren osteogener Gennetzwerke, während rassenspezifische transkriptionelle und chromatinbezogene Unterschiede in der frühen Differenzierungsphase am stärksten ausgeprägt waren und mit fortschreitender terminaler osteogener Differenzierung zunehmend konvergierten. Zusammenfassend etablieren diese Befunde ein mehrschichtiges regulatorisches Rahmenwerk der porzinen SMSC-Osteogenese, verdeutlichen die molekularen Konsequenzen des Spenderrassenhintergrunds und legen die Grundlage für die Weiterentwicklung von Präzisionszuchtstrategien sowie MSC-basierter Regenerationstherapien zur Verbesserung der Skelettgesundheit.

Untersuchung geeigneter Begrünungspflanzen im Unterstockbereich von Reben (Vitis vinifera L.) als nachhaltige Alternative zur chemischen und mechanischen Beikrautregulierung

2026-08-04T07:36:17Z

Untersuchung geeigneter Begrünungspflanzen im Unterstockbereich von Reben (Vitis vinifera L.) als nachhaltige Alternative zur chemischen und mechanischen Beikrautregulierung Weihbrecht, Katharina Durch den Klimawandel und den wirtschaftlichen Druck stehen Weinbaubetriebe vor der Herausforderung, nachhaltige Strategien zur Bodenbewirtschaftung und Beikrautregulierung zu entwickeln. Dabei rückt der Unterstockbereich stärker in den Fokus, da er wesentlich zur Wasser- und Nährstoffversorgung der Rebe beiträgt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, geeignete Begrünungspflanzen für diesen Bereich zu identifizieren, die sich langfristig etablieren, Beikräuter unterdrücken und dabei den Boden und die Reben positiv beeinflussen.
Zu diesem Zweck wurden sechs Begrünungsvarianten mit Arten aus den Familien Fabaceae, Poaceae und Lamiaceae an mehreren Standorten in den Weinbaugebieten Pfalz und Württemberg sowie in ergänzenden Klimakammer-Versuchen geprüft. Im Fokus standen die Etablierungsfähigkeit, die Beikrautregulierung, die Wuchseigenschaften, die Wurzelverteilung sowie die Auswirkungen auf Bodenparameter wie volumetrische Feuchtigkeit, Bodentemperatur, Niederschlagsinfiltration, Nitrat-Auswaschung und die mikrobielle Biomasse. Parallel dazu wurden die Wirkung auf das frühmorgentliche Blattwasserpotential der Rebe, die Trauben- struktur, die Traubengesundheit mit Blick auf Botrytis cinerea, der Stockertrag und das Beer- engewicht untersucht.
Die Ergebnisse zeigen eine zeitlich begrenzte Etablierung und Wirkung der Klee-Arten Medicago lupulina und Trifolium repens auf die Beikrautunterdrückung. Die Süßgräser-Art Festuca rubra, die Kräuter-Art Thymus serpyllum sowie die Kräuter-Komponenten der Mischung "Rebzeilebegrünung" erwiesen sich als robuste bodenbedeckende Arten mit positiven Effekten auf die Bodenfeuchtigkeit, Temperaturregulation und Reduzierung der Botrytis cinerea-Anfälligkeit der Reben. Die Beikrautregulierung gelang über die Dauer am zuverlässigsten mit Festuca rubra und der Mischung "Rebzeilenbegrünung". Diese zeigten jedoch ein vergleichsweise hohes Wachstum und wuchsen zumindest zeitweise in die Traubenzone. Die Unterstockbegrünung beeinflusste sowohl die mikrobielle Biomasse als auch die Infiltrationsrate positiv und zeigte eine Reduktion der Boden-Nitrat-Gehalte. Außerdem war eine Reduktion des frühmorgentlichen Blattwasserpotentials und des Stockertrages feststellbar.
Insgesamt belegt die Studie, dass die Unterstockbegrünung eine vielversprechende Maßnahme für eine zukunftsfähige, ökologisch orientierte Bodenmanagementstrategie ist. Sie kann dazu beitragen, den Einsatz von Herbiziden zu reduzieren, die Bodenstruktur zu stabilisieren und die Traubenqualität zu verbessern. Um das Risiko negativer Folgen wie Trockenstress und Ertragsverlust bei der Rebe zu verringern und eine dauerhafte Beikrautregulierung zu gewährleisten, ist jedoch eine an den Standort angepasste Pflanzenwahl entscheidend.