Das Auslaufen der Garantiemengenregulierung setzt den Milchmarkt und insbesondere die milchviehhaltenden Betriebe unter einen enormen wirtschaftlichen Anpassungsdruck. Daraus ergibt sich für die landwirtschaftliche ...

Erica L. ist mit mehr als 840 Arten eine der umfangreichsten Gattungen der Ericaceae. Erica ist eine immergrüne Pflanze, die sich von Europa bis nach Südafrika ausbreitet hat. Bisherige Studien zeigen, dass die nördlichen ...

Die kontrolliert-integriert produzierende (IP), obstbauliche Praxis sieht sich derzeit konfrontiert mit Forderungen des Handels nach Früchten, deren Rückstandswerte weit unterhalb der gesetzlich geforderten Höchstmengen ...

Modeling in decision support applications has often been used to compare outcomes between alternative scenarios of decision options. The introduction of optimization methods enable the comparison of a very large number of ...

Die umweltverträgliche „low-input“-Kultur Miscanthus x giganteus ist einer der ertragsstärksten und am vielfältigsten einsetzbaren Nachwachsenden Rohstoffe. Ziel der Dissertation war es zu prüfen, welche Faktoren die Brennstoffqualität von Miscanthus x giganteus beeinflussen und ob die Baumart Paulownia tomentosa eine geeignete Kultur zur Rohstofferzeugung für die Miscanthus-Mischpelletproduktion ist. Weiterhin wurde untersucht, ob der Pelletierungsprozess durch neuartige Zerkleinerungsverfahren für halm- und holzartige Biomassen, optimiert werden kann. Zusammenführend wurde geprüft, ob die Mischpellets aus technischer und rechtlicher Sicht in KFAs verbrannt werden dürfen und ob diese ökonomisch rentabel produziert werden können. <br /> Von unterschiedlichen Miscanthus x giganteus-Typen wurde der Aschegehalt, der ein Indikator für weitere verbrennungstechnisch problematische Elemente (N, S und Cl) ist, untersucht. Die Aschegehalte betrugen 1,6 bis 3,3 M.-% und werden durch die Faktoren Bestandesalter, Genotyp, Standort und Jahreswitterung beeinflusst. Für die Mischpellet-Produktion ist zu berücksichtigen, dass die Miscanthus-Biomasse Ende März /Anfang April geerntet wird und dass der Miscanthusanteil entsprechend der jährlich wechselnden Brennstoffqualität des Ernteguts variiert werden muss. Weiterführend wurden die Pelletierungseigenschaften von Miscanthus in Mischpelletform mit holzartiger Biomasse geprüft. Die Mischpellets hielten die Norm-Grenzwerte der DIN_EN 14961-2(A2) ein.<br /> Die Brennstoff- und Pelletierungseigenschaften der neuen ertragsstarken KUP-Kultur Paulownia tomentosa (bis zu 13 t ha^-1 a^-1) wurde als potentieller Mischungspartner für die Pelletproduktion untersucht. Aufgrund der geringen Asche- (0,8 M.-%), N-, S-, Cl-Gehalte und der guten Pelletierbarkeit ist Paulownia-Biomasse als Rohstoff für die Mischpelletproduktion zu empfehlen.<br /> Zur Optimierung des Pelletierungsprozesses wurden alternative Zerkleinerungsverfahren geprüft und bewertet. Aufgrund des niedrigeren Energiebedarfes und der guten physikalischen Pelletqualität (Schüttdichte und Abriebfestigkeit) kann die Substitution der Hammermühle durch die Kollermühle den Pelletierungsprozess verbessern. Weiterführende Arbeiten müssen das Optimierungspotential an großtechnischen Anlagen noch quantifizieren.<br /> Zusammenfassend wurde die brennstofftechnische und physikalische Qualität der Miscanthus-Paulownia-Mischpellets geprüft und die Wirtschaftlichkeit der Produktion in einem Planszenario analysiert. Mit Ausnahme des Cl- und S-Gehaltes erfüllten die Mischpellets die Anforderungen der DIN_EN 14961-2 (A2). Die Beimischung von 0,3 M.-% Kaolin zu Miscanthus und Paulownia erhöhte dabei die Ascheerweichungstemperatur um 200°C auf über 1.100°C. Der Presshilfsstoff Traubentrester konnte als Substitut für Stärke identifiziert werden. Zukünftig könnten Miscanthus-Mischpellets eine kostengünstigere Alternative zu Holzpellets werden.<br /> Die Produktion von Miscanthus-Mischpellets bietet eine Möglichkeit, um die Produktpallette für den nachhaltig und umweltverträglich erzeugten Rohstoff Miscanthus zu erweitern. Neben positiven Aspekten für die Umwelt und die Landwirtschaft bietet die Produktion von Miscanthus-Paulownia-Mischpellets eine Möglichkeit Haushalte dezentral mit Energie zu versorgen und somit einen Teil zur Energiewende auf regionaler Ebene beizutragen....
<strong>Development of an optimized production of miscanthus mixed pellets for small combustion plants</strong><br /> The environmental compatible low input culture Miscanthus x giganteus is one of the most productive renewable biomasses. One objective of this dissertation was to determine the factors, which define the fuel quality of Miscanthus x giganteus. Furthermore the suitability of Paulownia tomentosaas a feedstock for the miscanthus mixed pellet production was examined. In addition new biomass size re duction technologies were testedfor their potential to optimize the pellet production process. The conclusive aim of this study was to prove, that miscanthus mixed pellets fullfiled the technical and regulatory requirements of small combustion plants and that their production is economically reasonable.<br /> The ash content of different Miscanthus x giganteus types, as an indicator for the amount of combustion interfering elements (N, S, Cl), was analysed. The ash contents varied between 1.6 and 3.3 M.-% depending on stand age, genotype, location of growth and annual weather conditions. To guarantee a high fuel quality for the mixed pellet production the miscanthus should be harvested at the end of march / beginning of april. In additionto that recommendation, should the miscanthus portion of the mixed pellets be adjusted according to the fuel quality of the harvested biomass. Furthermore the pelletizing test with mixtures of miscanthus and different kinds of wood showed that miscanthus mixed pellets correspond to the physical standards of the DIN EN 14961-2(A2). <br /> The fuel and pelletizing properties of the novel high yield (13t ha^-1 a^-1) short rotation coppice species Paulownia tomentosa were analyzed to assess its quality, as a biomass component for the mixed pellets. Due to the low ash -(0.8 M.-%), N-, S-, Cl-content and the good pelletizing properties Paulownia is an appropriate biomass for the miscanthus mixed pellet production. To optimize the pellet production process, new biomass size reduction systems were evaluated. Due to the lowest energy consumption and the good physical pellet quality (bulk density ˃ 600kg m^-3 and abrasion resistance ˃ 97.5%) the “Kollermühle” is the most appropriate substitute for the widely used hammermill to optimize the pellet production process. <br /> Conclusively the fuel and physical quality of the miscanthus paulownia pellets were tested and the economic success of the pellet production was evaluated. With the exception of theCl-and S-content the pellets met all standards of the DIN_EN 14961-2(A2). In particular the addition of 0.3 M.-% kaolin raised the ash deformation temperature from 915°C up to over 1,100°C. Furthermore pomace of grapes, as a pressing aid, was identified to be an adequate substitute for starch. <br /> In the future miscanthus mixed pellets could become a profitable alternative to wood pellets. The miscanthus mixed pellet production is an opportunity to extendt he product range of miscanthus, which can be produced sustainable and in an environmentally sound manner. Apart from those positive aspects for the environment and the agricultural environment the miscanthus mixed pellets can help to supply households decentralized with heat. Therefore those pellets may become part of an opportunity for the turnaround in energy policy on a regional level....

Infection of Fusarium species causes quantitative along with qualitative damage on small grains and maize plants. This is due to leaf damage together with contamination by formation of different mycotoxins. Because the vegetative as well as the reproductive plant parts of maize are used especially for animal feed and can be affected, information about the infection process and damage of the entire plants needed further elucidation. <br /> The infection and colonization of maize leaves by the most important three Fusarium species provided insights in a role of the spread of Fusarium species from the different leaves into the cobs. Using microbiological assessments maize plants inoculated by Fusarium at the growth stage (GS) 15 reached higher infection rates than those inoculated at GS 35. Higher spore concentration and increased relative humidity resulted in more intensive colonization. Light regimes had no effect on the infection of different cultivars by Fusarium. The colonization of lower leaves was higher than the infection of upper leaves.<br /> The lesion development of maize plants infected by Fusarium occurred especially on the immature leaves. Disease severity showed no difference among three species. Colonization was higher on symptom leaves than on symptomless leaves, but nevertheless even symptomless infections resulted in further propagation. Disease symptoms appeared on leaves inoculated by F. graminearum 4-5 days after inoculation (dai) and by F. proliferatum and F. verticillioides 7-8 dai. F. graminearum caused small water-soaked lesions and the lesions turned into yellow spots. F. proliferatum and F. verticillioides caused necrotic lesions, small holes and streaks. <br /> The germination of conidia of all Fusarium species was present at 12 hours after inoculation. The penetration of all three Fusarium species was quite similar: All species were able to penetrate into the tissue through cuticles, epidermal cells, trichomes, but also via stomata. Forming appressoria, infection cushions or direct penetration demonstrated the broad host tissue these species resembled a high potential leading to symptomatic as well as asymptomatic infections. <br /> All pathogens showed intercellular and intracellular infection of epidermal and mesophyll cells. Additionally, F. graminearum hyphae were found in sclerenchyma cells, xylem and the phloem vessels of detached leaves. The superficial hyphae and re-emerging hyphae of the three species produced conidia. Especially, macroconidia of F. graminearum produced secondary macroconidia and F. proliferatum formed microconidia inside tissues and sporulated through stomata and trichomes. <br /> According to quantitative fungal DNA the biomass of Fusarium species increased until the 5^th dai but afterwards decreased from the 5^th dai to the 20^th dai and increased again until the 40^th dai. Disease severity and fungal biomass, disease severity and colonization of the 6^th and 7^th leaves were significantly positive correlation at 10 dai and 40 dai, respectively. <br /> The infection of maize leaves by the three Fusarium species and their sporulation indicated an inoculum contribution to cob and kernel infection which may lead to reduce yield, quality and increase in potential mycotoxin contamination on maize....
<strong>Vergleichende Untersuchungen zur Infektion und Besiedlung von Maisblättern durch Fusarium graminearum, F. proliferatum und F. verticillioides</strong><br /> Infektionen von Fusarium Arten verursachen quantitative und qualitative Schäden an Getreide und Mais. Diese Beeinträchtigungen erfolgen durch Blatt‐ und Kolbenschäden, vor allem aber auch durch die Kontamination der Pflanzenteile mit sehr unterschiedlichen Mykotoxinen. Von Mais werden sowohl vegetative als auch reproduktive Pflanzenteile des Mais beslastet sein können und diese werden vor allem in Gänze in die Tiernahrung eingebracht werden. Daher galt es Informationen über den Blattbefall an Mais zu gewinnen und daher den Infektionsprozess und die Schadwirkung an Mais detailliert zu verfolgen.<br /> Die Infektion und Besiedelung von Maisblättern wurde bezüglich der 3 bedeutendsten Fusarium‐Arten an Mais verfolgt und ergaben wesentliche Rückschlüsse über die Ausbreitung von Fusarium‐Arten an Maispflanzen von Blättern bis hin zum Kolben. Mit mikrobiologischen Erhebungen an Maisplanzen konnte nach Inokulationen geklärt werden, dass junge Maispflanzen (inokuliert im Stadium GS 15) deutlich anfälliger waren als im Stadium GS 35. Die Erhöhung der Inokulumdichte und eine erhöhte Luftfeuchte förderten die Blattinfektionen. Belichtungsbedingungen ließen keinen Einfluss auf die Infektionen erkennen. In allen Erhebungen waren die Befälle der unteren Blätter der Maispflanzen deutlich höher als die Infektionen der oberen Blätter.<br /> Die Entwicklung von Läsionen auf durch Fusarium infizierten Maispflanzen trat vor allem auf den unreifen Blättern auf. Die Befallshäufigkeit und Befallsintensität zeigte keinen Unterschied zwischen den drei Arten. Auch wenn die Besiedelung auf Blättern mit Symptomausprägung höher war, führten auch die symptomlosen Infektionen zu einer weiteren Ausbreitung. Bei Fusarium graminearum traten die Symptome 4‐5 Tage nach der Inokulation, bei F. proliferatum und F. verticiolliodies 7‐8 Tage nach der Inokulation. F. graminearum verursachte Läsionen, die anfangs aussahen, wie Verbrennungen durch heißes Wasser und sich anschließend in gelbe Flecke verwandelten. F. proliferatum und F. verticilloides verursachten Nekrosen, die als kleine Löcher und Streifen erschienen.<br /> Die Konidien aller Fusarium‐Arten keimten im Zeitraum von 12 Stunden nach der Inokulation. Alle 3 zu vergleichenden Arten wiesen ein ähnliches Infektionsverhalten auf: Alle Arten konnten direkt in das Wirtsgewebe eindringen, penetriert wurden Cuticulen, Epidermiszellen, Trichome – gelegentlich erfolgte auch eine Eindringung über Spaltöffnungen. Dabei werden von den Pathogenen Appressorien gebildet, zudem Infektionskissen – aber dennoch kamen stets auch direkte Infektionen vor. Dies bestätigt das besonders breite Infektionsvermögen der Fusarien. Vor allem wurden aber symptomatische und asymptomatische Infektionen beobachtet.<br /> Alle Pathogene zeigten ein inter‐ und intrazelluläres Wachstum in Epidermis und Mesophyll der Blätter. Fusarium graminearum besiedelte auch Gefässgewebe – sowohl Xylem‐ als auch Phloemgewebe. Die oberflächlichen Hyphen sporulierten stets auf dem Blattgewebe. F. graminearum bildete sekundäre Makrokonidien. F. proliferatum bildete Mikrokonidien im Gewebe und sporulierte als ubiquitärer Pathogen durch Stomata und Trichome.<br /> Mittels quantitativer PCR wurde die pilzliche Biomasse erfasst. Bis zum 5. Tag nach der Inokulation stieg der Gehalt an – die symptomlose Infektion – in der Nekrotisierungsphase sank der Pilzgehalt um anschließend in der saprophytischen Phase der Infektion wieder anzusteigen.<br /> Die Infektion von Maispflanzen und insbesondere Blättern durch 3 repräsentative Fusarium Arten und deren Sporulation sogar auf symptomlosen Blättern belegt die Bedeutung latenter Infektionen für die Kolben‐ und Körnerinfektion – dies gilt es zu vermeiden, um Ertragsbeeinträchtigungen und Einschränkungen der Qualität des Erntegut zu reduzieren....

The key objective of the present work was to acquire fundamental knowledge on the impact of nutrient supply and light quality on the accumulation of pharmaceutically relevant secondary metabolites, particularly saponins and lignans, using <i>Centella asiatica</i> and <i>Hydrocotyle leucocephala</i> as examples. Experiments on the impact of N, P, and K supply on saponin and sapogenin (centelloside) accumulation in leaves of <i>C. asiatica</i> were conducted in the greenhouse using soilless culture. Thereby, the relationship between plant growth and centelloside accumulation as influenced by nutrient supply was investigated. Furthermore, the suitability of fluorescence-based indices for non-destructive tracking of centelloside accumulation <i>in vivo</i> was examined. For this purpose, different levels of N, P, and K supply were selected as experimental factors. In order to investigate the effects of light quality on saponin and lignan accumulation, experiments were conducted in technically complex sun simulators providing almost natural irradiance. Here, we postulated that high intensity of photosynthetic active radiation (PAR) and ambient level of ultraviolet (UV)-B radiation additively promote the accumulation of centellosides in leaves of <i>C. asiatica</i>. The specific UV-B response in terms of flavonoid accumulation was monitored <i>in vivo</i> by fluorescence recordings. Finally, the impact of different PAR/UV-B combinations on the concentration and distribution pattern of selected phenylpropanoids, and in particular the lignan hinokinin, was examined in leaves and stems of <i>H. leucocephala</i>. The results ascertained in the single chapters can be summarized as follows: <br /> 1.The higher levels of N, P, or K supply (in the range from 0 to 150% of the amount in a standard Hoagland solution) enhanced net photosynthesis (Pn) and herb and leaf yield of <i>C. asiatica</i>. However, exceeding nutrient-specific thresholds, the high availability of one single nutrient caused lower leaf N concentrations and a decline in Pn and plant growth. Irrespective of N, P, and K supply, the leaf centelloside concentrations were negatively associated with herb and leaf yield. Moreover, negative correlations were found between saponins and leaf N concentrations, and between sapogenins and leaf K concentrations. <br /> 2.The accumulation of both flavonoids and anthocyanins was affected by N, P, and K fertigation in the same way as the centelloside accumulation, indicating that limitations in plant growth were generally accompanied by higher secondary metabolite concentrations. The fluorescence-based flavonol (FLAV) and anthocyanin (ANTH_RG) indices correlated fairly with flavonoid and particularly with anthocyanin concentrations. Moreover, the centellosides were positively correlated with the FLAV and ANTH_RG indices, and with the BFRR_UV index, which is considered as universal ‘stress-indicator’. Thus, the indices FLAV, ANTH_RG, as well as BFRR_UV enabled the <i>in situ</i> monitoring of flavonoid and centelloside concentrations in leaves of <i>C. asiatica</i>. <br /> 3.UV-B radiation favored herb and leaf production of <i>C. asiatica</i>, and induced higher values of the fluorescence-based FLAV index. Similarly, the ANTH_RG index and the saponin concentrations were raised under high PAR. In contrast, UV-B radiation had no distinct effects on saponin and sapogenin concentrations. In general, younger leaves contained higher amounts of saponins, while in older leaves the sapogenins were the most abundant constituents. <br /> 4.The concentration of the selected phenylpropanoids in <i>H. leucocephala</i> depended on the plant organ, the leaf age, the light regimes, and the duration of exposure. The distribution pattern of the compounds within the plant organs was not influenced by the treatments. Based on the chemical composition of the extracts a principal component analysis enabled a clear separation of the plant organs and harvesting dates. In general, younger leaves mostly contained higher phenylpropanoid concentrations than older leaves. Nevertheless, more pronounced effects of the light regimes were detected in older leaves. As assessed, the individual compounds responded very differently to the PAR/UV-B combinations. Hinokinin was most abundant in the stems, where its accumulation was slightly enhanced under UV-B exposure....
<strong>Relevanz der Mineralstoffversorgung und der Lichtqualität für die Akkumulation von Sekundärmetaboliten in Centella asiatica und Hydrocotyle leucocephala</strong><br /> Ziel dieser Arbeit war es, grundlegendes Wissen in Bezug auf den Einfluss des Nährstoffangebots und der Lichtqualität auf die Akkumulation von pharmazeutisch relevanten Sekundärmetaboliten, insbesondere Saponinen und Lignanen, zu erlangen, wobei <i>Centella asiatica</i> und <i>Hydrocotyle leucocephala</i> als Modellpflanzen dienten. Versuche zum Einfluss des N-, P- und K-Angebots auf die Saponin und Sapogenin (Centellosid)-Akkumulation in <i>C. asiatica</i> Blättern wurden im Gewächshaus in hydroponischer Kultur durchgeführt. Dabei wurde die Beziehung zwischen Pflanzenwachstum und Centellosid-Akkumulation in Abhängigkeit vom Nährstoffangebot untersucht. Weiterhin wurde die Eignung von Fluoreszenz-basierten Indizes für die nicht-destruktive Erfassung der Centellosid-Akkumulation <i>in vivo</i> geprüft. Dazu wurde ein unterschiedliches N-, P- und K-Angebot als experimenteller Faktor gewählt. Um die Effekte der Lichtqualität auf die Saponin- und Lignan-Akkumulation zu untersuchen, wurden Experimente in technisch komplexen Sonnensimulatoren durchgeführt, die eine nahezu natürliche Strahlung generierten. Die Studien basierten auf der Hypothese, dass eine hohe photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) und eine ambiente Ultraviolett (UV)-B Intensität die Centellosid-Akkumulation in <i>C. asiatica</i> Blättern additiv fördern. Die spezifische UV-B Antwort, d.h. die Akkumulation von Flavonoiden, wurde mit Hilfe von Fluoreszenz-Messungen <i>in vivo</i> verfolgt. Schließlich wurde der Einfluss von verschiedenen PAR/UV-B Kombinationen auf die Konzentration und das Verteilungsmuster von ausgewählten Phenylpropanoiden, insbesondere dem Lignan Hinokinin, in den Blättern und Stängeln von <i>H. leucocephala</i> untersucht. Die in den einzelnen Kapiteln ermittelten Ergebnisse können wie folgt zusammengefasst werden: <br /> 1.Ein höheres N-, P- bzw. K-Angebot (im Bereich von 0 bis 150% der Nährstoffmenge in einer Standard Hoagland-Nährlösung) erhöhte die Nettophotosyntheserate (Pn) und den Kraut- und Blattertrag von <i>C. asiatica</i>. Bei Überschreitung nährstoffspezifischer Schwellenwerte hatte die hohe Verfügbarkeit der einzelnen Nährstoffe niedrigere Blatt N-Konzentrationen und eine Abnahme der Pn und des Pflanzenwachstums zur Folge. Unabhängig vom N-, P- und K-Angebot war die Centellosid-Konzentration negativ mit dem Kraut- und Blattertrag assoziiert. Des Weiteren wurden negative Korrelationen zwischen den Saponinen und der Blatt N-Konzentration und zwischen den Sapogeninen und der Blatt K-Konzentration gefunden.<br /> 2.Die Flavonoid- und Anthozyan-Akkumulation wurde durch die N-, P- und K-Fertigation auf die gleiche Weise beeinflusst wie die Centellosid-Akkumulation, was darauf hinweist, dass ein limitiertes Pflanzenwachstum generell mit einer höheren Konzentration an Sekundärmetaboliten einherging. Die Fluoreszenz-basierten Flavonol- (FLAV) und Anthozyan- (ANTH_RG) Indizes korrelierten gut mit den Flavonoid- und insbesondere mit den Anthozyan-Konzentrationen. Zudem korrelierten die Centelloside positiv mit den FLAV und ANTH_RG Indizes sowie dem BFRR_UV Index, der als universeller ‚Stressindikator‘ betrachtet wird. Somit ermöglichten die Indizes FLAV, ANTH_RG und BFRR_UV die <i>in situ</i> Beobachtung der Flavonoid- und Centellosid-Konzentration in den Blättern von <i>C. asiatica</i>. <br /> 3.UV-B Strahlung förderte die Kraut- und Blattproduktion von <i>C. asiatica</i>, und induzierte höhere Werte des Fluoreszenz-basierten FLAV Index. Ebenso waren der ANTH_RG Index und die Saponin-Konzentration unter hoher PAR Intensität erhöht. Im Gegensatz dazu hatte UV-B Strahlung keine eindeutigen Effekte auf die Saponin- und Sapogenin-Konzentrationen. Grundsätzlich enthielten jüngere Blätter höhere Saponin-Konzentrationen, während in älteren Blättern die Sapogenine die am häufigsten vorkommenden Substanzen waren. <br /> 4.Die Konzentration der ausgewählten Phenylpropanoide in<i>H. leucocephala</i> war abhängig von Pflanzenorgan, Blattalter, Lichtzusammensetzung und Behandlungsdauer. Das Verteilungsmuster der Substanzen zwischen den Pflanzenorganen wurde nicht durch die Behandlungen beeinflusst. Basierend auf der chemischen Komposition der Extrakte ermöglichte eine Hauptkomponentenanalyse eine klare Trennung der Pflanzenorgane und Erntetermine. Grundsätzlich enthielten jüngere Blätter meist höhere Phenylpropanoid-Konzentrationen als ältere Blätter. Stärkere Effekte der Lichtzusammensetzung wurden jedoch in älteren Blättern detektiert. Wie festgestellt, reagierten die einzelnen Substanzen sehr unterschiedlich auf die PAR/UV-B Kombinationen. Hinokinin kam am häufigsten im Stängel vor, wo die Akkumulation unter UV-B Strahlung leicht erhöht war....

<u>Background and Aim</u>: Ingestion of probiotics can modify gut microbiota and alter insulin resistance and diabetes development in rodents. We hypothesized that daily intake of Lactobacillus (L.) reuteri increases insulin sensitivity by changing cytokine release and insulin secretion via modulation of glucagon-like peptide (GLP-1, GLP-2) release.<br /><u>Material and Methods</u>: A prospective, double-blind, randomized trial was performed in 21 glucose tolerant humans (10 obese; age 51±2 years, BMI 36.0±4.8 kg/m²; 11 lean; 49±4 years, BMI 23.6±1.9 kg/m²). Participants ingested 10¹⁰ L. reuteri or placebo b.i.d. over 4 weeks. Oral glucose tolerance and isoglycemic glucose infusion tests were used to assess GLP-1, GLP-2 and C-peptide secretion, hyperinsulinemic-euglycemic clamps with [6,6-²H₂]glucose to measure peripheral insulin sensitivity (M-value) and endogenous glucose production (EGP). Muscle and hepatic lipid contents were measured by ¹H magnetic resonance spectroscopy. Immune status was assessed by measuring systemic cytokines, high-sensitive C-reactive protein (hsCRP) and lipopolysaccharide (LPS) concentrations. <br /><u>Results</u>: Intervention did not affect body mass, ectopic fat content and circulating cytokines. M was 37% lower (p<0.01) in obese than in lean volunteers, but both M-value and EGP did not change upon L. reuteri treatment. However, administration of L. reuteri increased glucose-stimulated insulin and C-peptide secretion by 49% (p<0.05) and 55% (p<0.05), respectively. Moreover, administration of L. reuteri improved the glucose-stimulated GLP-1 and GLP-2 release by 76% and 43%, respectively, compared to placebo (p<0.05). <br /><u>Conclusions</u>: Enrichment of gut microbiota with L. reuteri increased incretin-mediated insulin and C-peptide release, without effects on insulin sensitivity in glucose tolerant human subjects. These results suggest that modifying the microbiome could increase insulin secretion and thereby serve as a novel therapeutic tool for the treatment of type 2 diabetes. However, further studies are needed to address this issue in this emerging research field....

Downy mildew caused by Peronospora sparsa is one of the most destructive disease of roses, observed to produce asymptomatic infections and therefore difficult to control. The present research took different approaches to study the development and spread of <i>P. sparsa</i> in rose plants. On one hand, microscopical and histological observations of the infection process were conducted; on the other hand, IR thermography was evaluated as a non-invasive method for detecting the infection. These analyses were performed with isolates collected during epidemics of the disease in Colombian rose crops, the obtained samples being characterized by their latent period, incidence of sporulation and production of sporangia and oospores. The isolates proved to be alike with respect to the evaluated biological parameters. Hence, their aggressiveness can be said to be similar regardless of the location or cultivar of origin.<br /><i>P. sparsa</i> generated germ tubes and invaded the leaves not only in a direct mode making use of appressoria, but through the stomata on the abaxial surface as well. As to the vertical spread of the pathogen in the leaves, infection of epidermal cells on the opposite layer to the inoculated surface occurred 96 hours after inoculation (hai). Horizontally, the whole leaf lamina was colonized 120 hai. Mesophyll, epidermal and bundle sheath cells were penetrated by filiform haustoria. Although the capacity of <i>P. sparsa</i> to sporulate through the upper cuticle was observed, sporangia were more densely produced on the abaxial leaf surface. Oospores formed mainly in the spongy parenchyma after abaxial inoculation. Following adaxial inoculation, they were also produced under the upper cuticle, where hyphae spread extensively on the horizontal plane. These observations were associated with the strong damage observed in heavily infected leaves. Leaf age affected the speed and distance of pathogen spread, as well as the amount of sporangia and oospores produced. The highest values and the fastest spread of the pathogen occurred in young leaves as contrasted to more mature ones. Hyphae grew in parallel to leaf veins, along the cortical tissue of petioles and in the stem cortex. Progression of <i>P. sparsa</i> growth by hyphae was rarely observed in xylem and phloem. These results confirm that the intercellular space is highly important for long distance colonization by the pathogen. Leaf petioles were necessary for infection spread along the leaf and into the stems. The presence of oospores in leaflets and petioles showed the trajectory of the pathogen, while their density indicated the favorability of leaf tissues to <i>P. sparsa</i> development. The ability of the pathogen for systemic invasion of plant tissue from localized sites of infection was demonstrated. Leaf tissue colonization was observed to occur acro- and basipetally.<br /> Thermography allowed the detection of downy mildew one or two days earlier than by visual inspection of the plants. Infection by <i>P. sparsa</i> resulted in a progressive leaf temperature increase, associated in turn to stomatal closure. Temperature declined at the late stages of the disease due to dense colonization and tissue damage, which favored leaf transpiration and water loss. Thermal imaging confirmed the spread of <i>P. sparsa</i> from localized infection sites to asymptomatic colonized areas. Changes in leaf temperature during pathogenesis also allowed differentiation of the rose cultivars by their susceptibility. Thus, thermal imaging comes to be an ideal tool for studying <i>P. sparsa</i> - <i>Rosa</i> sp. interaction. Moreover, the potential of IR thermography for the detection of downy mildew in presymptomatic stages was demonstrated....
<strong>Infektion und Ausbreitung von Peronospora sparsa an Rosa sp. (Berk.) : eine mikroskopische und thermographische Befallsbewertung</strong><br /> Der Falsche Mehltau, Peronospora sparsa, ist einer der wirtschaftlich am meisten schädigenden Krankheitserreger an Rosen, vor allem in vielen Ländern mit der Produktion von Schnittrosen. Das Pathogen befällt Rosen symptomlos und ist daher schwer zu detektieren und zu kontrollieren. In den vorliegenden Untersuchungen wurden verschiedene Ansätze zur Differenzierung der Entwicklung und der Ausbreitung von<i> P. sparsa</i> an Rosen durchgeführt. Zum einen wurden mikroskopische und histologische Beobachtungen des Infektionsprozesses durchgeführt; zum anderen wurde IR-Thermographie als nicht invasive Methode genutzt, um Infektionen nachzuweisen. Diese Analysen wurden mit verschiedenen Isolaten des Pathogens durchgeführt, die nach epidemischem Auftreten in kolumbianischen Schnittrosenkulturen gesammelt worden waren. Die Isolate wurden charakterisiert hinsichtlich ihrer Latenzperioden, des Sporulationsverhaltens und der Bildung von Sporangien und Oosporen. Sie erwiesen sich als sehr ähnlich hinsichtlich der biologischen Parameter. Daher konnte deren Aggressivität als ähnlich eingestuft werden, unabhängig vom Fundort und der jeweiligen Sorte. <br /><i>P. sparsa</i> bildete Keimschläuche und drang in die Blätter nicht nur durch direkte Infektion unter Bildung von Appressorien ein, sondern auch durch die Spaltöffnungen der abaxialen Blattoberfläche. Es konnte eine vertikale Ausbreitung des Pathogens in den Blättern beobachtet werden, wobei die Besiedelung der Epidermiszellen auf der der Inokulation gegenüber liegenden Blattseite 96 Stunden nach der Inokulation nachgewiesen werden konnte. In horizontaler Ebene wurde das gesamte Blatt nach etwa 120 Stunden besiedelt. Das Mesophyll, Epidermiszellen und Blattgefäßzellen wurden durch filiforme Haustorien penetriert. Obwohl die Fähigkeit von <i>P. sparsa</i> zur Sporulation auch auf der oberen Kutikula der Blätter zu beobachten war, wurden Sporangien deutlich häufiger auf der unteren Blattoberfläche gebildet. Oosporen wurden nach Inokulation der unteren Blattseiten vor allem im Schwammparenchym gefunden. Nach Inokulation der Blattoberseiten, wurden Oosporen auch unter der oberen Kutikula gebildet, wo unter diesen Bedingungen eine extensive Ausbreitung von Hyphen in horizontaler Ebene gefunden wurde. Diese Beobachtungen gingen mit einer starken Blattschädigung der intensiv befallenen Blätter einher. Das Blattalter beeinflusste die Schnelligkeit und Intensität der Ausbreitung im Blatt aber auch die Menge der gebildeten Sporangien und Oosporen. Die höchste Ausbreitungsintensität und die schnellste Ausbreitung des Pathogens wurden in jungen Blättern nachgewiesen, in reiferen Blättern war dies deutlich geringer der Fall. Hyphen wuchsen parallel zu den Blattadern, entlang dem Gefäßgewebe der Blattstiele und in der Stammrinde. Die Ausbreitung von <i>P. sparsa</i> wurde nur sehr selten im Xylem und Phloem gefunden. Diese Ergebnisse bestätigen, dass der Interzellularraum für die Langstreckenausbreitung des Pathogens sehr bedeutend ist. Die Blattstiele waren für die Infektion und Ausbreitung in Blättern und Stielen notwendig. Das Vorkommen von Oosporen in den Blattflächen und Blattstielen reflektierte die Entwicklungswege des Pathogens, während die Besiedelungsdichte die Eignung von Blattgewebes für den Befall durch <i>P. sparsa</i> verdeutlichte. Bemerkenswert war die Fähigkeit des Pathogens zur systemischen Ausbreitung. Die Besiedelung von Blattgewebe wurde sowohl in acro- als auch basipetaler Richtung beobachtet. <br /> Die Thermographie erlaubte den Nachweis von Falschem Mehltau ein oder zwei Tage vor dem Auftreten sichtbarer Symptome. Die Infektion von <i>P. sparsa</i> führte zu einem progressiven Anstieg der Blatttemperaturen hervorgerufen durch das Schließen der Spaltöffnungen, was in späteren Stadien der Erkrankung sich wiederum verringerte, was zu erhöhter Blatttranspiration und Wasserverlust führte. Auch die thermograpische Visualisiering bestätigte die Ausbreitung von <i>P. sparsa</i> von lokalen Infektionsorten zu symtomlos besiedelten Blattzonen. Im Verlauf der Pathogenese erlaubten Veränderungen der Blatttemperaturen eine Differenzierung der Anfälligkeit von Rosensorten. Die IR-Thermographie erwies sich als eine ideale Möglichkeit zur Untersuchung von <i>P. sparsa</i> – Rosen Interaktionen. Das Potential dieses nicht-invasiven Verfahrens zur Erkennung und Differenzierung von Falschen Mehltauinfektionen in frühen symptomlosen Stadien konnte belegt werden....

Vascular calcification is present in atherosclerosis, ageing, chronic kidney diseases and diabetes and is strongly associated with an increased morbidity and mortality. Calcification of arteries occurs at the tunica intima and the tunica media. Thereby, vascular smooth muscles cells (VSMC) transdifferentiate into an osteoblastic phenotype. Modifiable calcification inhibitors were identified of which matrix gla protein (MGP) is regarded as the most potent one being expressed in the vascular wall. MGP gets posttranslationally gamma carboxylated at 5 glutamic acid residues, which achieve calcium binding properties. This carboxylation step requires reduced vitamin K as a cofactor. It is provided and recycled in the so called vitamin K cycle, which consists of the vitamin K epoxide reductase (VKOR), DT-diaphorase and γ-glutamyl carboxylase (GGCX). The effects of uremia on vitamin K recycling via the vitamin K cycle are unknown. Besides MGP, other vitamin K dependent proteins are known. One is the Gas6 protein, which is also expressed by VSMC, but its role is not yet fully understood. Gas6 offers one n-terminal carboxylation site. Aim of this thesis was to characterize the activities of three enzymes of the vitamin K cycle and the role of vitamin K dependent Gas6 protein under uremic conditions. <br /> First, a fluorescence method for the quantification of GGCX activity in vitro in tissue samples was developed. This method employs a fluorescein isothiocyanate (FITC) labelled Glu containing hexapeptide which gets carboxylated by the GGCX. <br /> Second, the influences of uremia and pharmacological doses of vitamin K supplementation on the activity of the vitamin K cycle and extraosseous calcification were investigated. Uremia was induced in rats by adenine diet, in part supplemented with vitamin K₁ or K₂ for 4 or 7 weeks. The GGCX activity was decreased under uremic conditions possibly contributing to calcifications. The GGCX activity can be restored by vitamin K supplementation. <br /> Third, the influence of Gas6 protein on vascular calcification was investigated in murine in vitro VSMC culture and different in vivo models using a) Warfarin diet, b) uninephrectomy or c) electrocautery of the kidney as well d) ageing mice. No differences were found in tissue calcium content, echocardiography and biochemical serum and urine parameter between Gas6^-/- mice and wildtype controls. This does not support a role of Gas6 in the pathogenesis of vascular calcification....
<strong>Vitamin K abhängige Gamma-Carboxylierung in der chronischen NIereninsuffizienz</strong><br /> Vaskuläre Kalzifizierung tritt als eine Begleiterscheinung von Atherosklerose, Alter, chronischen Nierenerkrankungen und Diabetes auf und geht mit einer stark erhöhten Morbidität und Mortalität einher. Arterielle Kalzifizierungen erfolgen in der Tunica intima und der Tunica media. Hier transdifferenzieren glatte Gefäßmuskelzellen (vascular smooth muscle cells, VSMC) in einen osteoblastären Phänotyp. Regulierbare Verkalkungsinhibitoren sind bekannt, wie das Matrix Gla Protein (MGP), welches insbesondere in der Gefäßwand von VSMC exprimiert wird. MGP wird an 5 Glutamatresten posttranslational γ-carboxyliert, wodurch eine Kalziumbindung ermöglicht wird. Zur γ-Carboxylierung wird reduziertes Vitamin K als Cofaktor benötigt. Dieses wird im sogenannten Vitamin K Zyklus bereitgestellt und recycelt. Die beteiligten Enzyme sind die Vitamin K Epoxid-Reduktase (VKOR), DT-Diaphorase und γ-glutamyl-Carboxylase (GGCX). Der Einfluss einer Urämie auf das Vitamin K Recycling im Vitamin K Zyklus ist unbekannt. Neben MGP sind weitere Vitamin K abhängige Proteine bekannt. Hierzu zählt auch das Gas6 Protein, welches ebenfalls von VSMC exprimiert wird, aber dessen Funktion noch nicht vollständig geklärt ist. Das Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung der Enzymaktivitäten im Vitamin K Zyklus und die Rolle des Vitamin K abhängigen Gas6 Proteins in der experimentellen Urämie. <br /> Dazu wurde zunächst eine Fluoreszenz-gestützte Methode entwickelt, zur Bestimmung der GGCX Aktivität in Gewebeproben. Verwendet wurde ein Fluorescein Isothiocanat (FITC) gekoppeltes Glu-haltiges Hexapeptid, welches durch die GGCX carboxyliert wird. <br /> Zweitens wurde der Einfluss einer Urämie sowie die Verabreichung pharmakologischer Dosen Vitamin K auf die Enzyme des Vitamin K Zyklus und extraossäre Kalzifikation untersucht. Durch Gabe von Adenin über einen Zeitraum von 4 oder 7 Wochen wurde in Ratten eine Urämie induziert, teilweise unter Supplementation mit Vitamin K₁ oder K₂. Die GGCX-Aktivität war unter urämischen Bedingungen erniedrigt, wodurch möglicherweise Kalzifizierungen getriggert werden. Die erniedrigte GGCX-Aktivität kann durch zusätzliche Vitamin K Gabe aufgehoben werden. <br /> Drittens wurde der Einfluss des Gas6 Proteins auf die Gefäßkalzifikation in murinen in vitro VSMC Kultur und in verschiedenen in vivo Modellen untersucht: a) Warfarin Diät b) Uninephrektomie c) Elektrokoagulation der Niere sowie d) alternde Mäuse. Keine Unterschiede wurden festgestellt im Calciumgehalt des Gewebes, echokardiographisch und in den gemessenen Serum- und Urin-Parameteren. Diese Daten unterstützen keine Rolle von Gas6 in der Pathogenese der vaskulären Kalzifikation....