The Faculty of Agriculture: Search
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Analyse des Prüfparameters ß-Hydroxybutyrat in Milch in der Frühlaktation: Entwicklung einer Strategie zur Verbesserung des Herdenmanagements mittels Data-Mining
(2015)
Da die Futteraufnahme unter Praxisbedingungen nicht erfasst wird, besteht für den Landwirt keine Möglichkeit die Energiebilanz (EB) seiner Tiere abzuschätzen. Auch der Gehalt an ß-Hydroxybutyrat (BHB) im Blut zur Diagnose ...
Verfahrenstechnische Bewertung konkurrierender Lösungen zur Nutzung regenerativer Energie zum Heizen und Kühlen von Stallanlagen
(2015)
In dem Projekt wurde der aktuelle Einsatz von Wärmerückgewinnung sowie regenerativen Energiequellen in der Praxis untersucht. Neben der Passfähigkeit der Systeme wurden auch unterschiedliche Dämmmaterialien unter ...
Untersuchungen zur genetischen Prädisposition von Schweinen gegenüber PRRS
(2015)
Das Porcine Reproduktive und Respiratorische Syndrom (PRRS) ist eine der wichtigsten
viralen Erkrankungen in der weltweiten Schweineindustrie (Balasuriya 2013). Der
ätiologische Erreger ist das PRRS Virus (PRRSV) (Balasuriya ...
Multimethodische Bewertung von Schweinehaltungsverfahren durch Verbraucher anhand von Videos aus realen Schweineställen
(2015)
Das gemeinschaftliche Projekt der Fachhochschule Südwestfalen und der Universität Bonn im Rahmen des Forschungsnetzwerkes NRW Agrar zielte darauf ab, Verbrauchern Einblick in reale, aktuelle Schweinehaltungsverfahren zu ...
Schulobstprogramm in NRW: Untersuchung der Effekte auf das Ernährungsverhalten der Kinder unter Einbeziehung des elterlichen Verzehrsverhaltens und der Verteilungshäufigkeit der Obst und Gemüseprodukte
(2015)
Hintergrund: Mit dem EU-Schulobstprogramm wird das Ziel verfolgt, einen positiven Beitrag zu der Ernährung von Kindern im Grundschulalter zu leisten. Dabei ist das Programm auf den Obst- und Gemüsekonsum fokussiert, da ...
Exploring the potential of multipurpose tree species for revegetating abandoned cropping sites in the lower Amu Darya Basin
(2015-03-04)
The land degradation due to soil salinization that results from elevated groundwater table (GWT) is common in intensively irrigated and poorly drained cropping areas in the lower Amu Darya Basin. Given the decreasing availability of fresh water for soil reclamation via salt leaching, farmers in the region tend to abandon highly salinized areas from cropping. To assess the potential of afforestaton to rehabilitate the abandoned croplands, six tree species were examined through field experiments during 2010 and 2011 at two sites. The main focus was on species’ survival, provision of ecosystem services (biomass production, replenishment of carbon (C) and nitrogen (N) soil stocks), as well as on the dynamics of soil salts and water. The empirical data were used to parameterize the field-scale, process-based model EPIC (Environmental Policy Integrated Climate model), which was subsequently used to simulate biomass growth and salt and water dynamics in tree plantations under shallow GWT conditions. <br /> Both sites initially showed soil nutrient deficiency, high soil salinity (10 - 12 dS m<sup>-1</sup>) and moderately saline groundwater (2-5 dS m<sup>-1</sup>), but differed in texture (silty loam: G’oybu; loamy sand: Beruniy) and GWT depth. The latter fluctuated between 0.6 and >2.8 m in G’oybu and between 0.2 and 1.4 m in Beruniy. The tree plantations received deficit irrigation of 154 mm γr<sup>-1</sup>. A survival analysis revealed differential response of tree species to plant-available water and salt content in the root zone. Afforesting abandoned croplands was most feasible with Elaeagnus angustifolia L., Ulmus pumila L., Morus alba L., and Populus nivea x tremula L. given their survival rates of 75-91% on both sites after two years. The major species of the native floodplain forest, P. euphratica Oliv. and Salix nigra Marsh., exhibited survival rates <19% and were therefore evaluated as not suitable for afforestation of the abandoned cropland. Overall, N<sub>2</sub>-fixing E. angustifolia was assessed as most promising among all species tested since it combined highest survival rates with largest aboveground biomass increments (up to 904 kg ha<sup>-1</sup> γr<sup>-1</sup>). Its N<sub>2</sub>-fixation efficiency was estimated at 70 - 74% (12 - 22 kg N ha<sup>-1</sup> γr<sup>-1</sup> with the <sup>15</sup>N natural abundance and the total N-difference method. <br /> The afforestation impact on soil total N, C, and SOC was modest due to high interannual variability in soil characteristics, short observation period and modest addition of organic matter by young trees. Subtle but statistically significant increases in SOC stocks in the heavier textured soil in plots with higher biomass yielding species are first positive indications for future trends in soil C status. The decline in soil salinity that occurred in both afforestation sites and the reference cropland fields were associated with the fluctuating GWT rather than the impact of afforestation. <br /> The EPIC model showed promise for simulating the processes in P. nivea x tremula plantation under deeper GWT conditions, given the percent bias ranging between -2.6 and 5.5%. The calibration results remain to be validated with with independent datasets. The present findings revealed a limited capability of EPIC for the site with shallow, fluctuating GWT, requiring that the latter is accounted in the model on the daily basis. Furthermore, considering plant survival and aboveground biomass partitioning would enhance the capability of EPIC for application in forestry studies. <br /> The overall assessment of tree species potential for revegetating long-term abandoned croplands showed that the land’s productive capacity can be increased with selected species as opposed to a natural succession. However, afforestation remains associated with risks unless the availability of irrigation water during the initial establishment stage is warranted....
<strong>Das Potenzial von Mehrzweckbaumarten für die Rekultivierung von aufgegebenen Ackerflächen im unteren Amu Darya Becken</strong><br /> Im bewässerten Flachland des Amu Darya Beckens (ADB) verursachen hohe, saline Grundwasserspiegel (GWS) sekundäre Bodenversalzung, was die Produktivität des Ackerlandes mindert. Da die Verfügbarkeit von Frischwasser zur Salzauswaschung ständig abnimmt, geben Bauern regelmäßig stark versalzene Parzellen auf. Diese aufgegebenen, versalzenen Parzellen können allerdings wieder nutzbar gemacht werden, indem sie in Baumplantagen aus salztoleranten Arten umgewandelt werden. Um ihre Eignung zur Rekultivierung von aufgegebenem Ackerland zu testen, wurden sechs Baumarten zwischen 2010 und 2011 in Feldversuchen auf zwei Versuchsflächen, G'oybu und Beruniy, getestet. Der Schwerpunkt der Untersuchung wurde auf die Überlebensraten der Baumarten und die Erbringung von Agro-Ökosystemdienstleistungen der Baumplantagen gelegt. Hierbei wurden sowohl die Produktion von Biomasse und die Anreicherung von Kohlenstoff - (C) und Stickstoffspeichern (N) im Boden als auch Salzdynamiken erforscht. Mit den erhobenen Felddaten parameteresierte man das prozessbasierte, auf Feldebene arbeitende Modell "Environmental Policy Integrated Climate model (EPIC)". Dies wurde anschließend eingesetzt, um Salz- und Wasserdynamiken in den Baumplantagen mit niedrigem GWS zu simulieren.<br /> Beide Versuchsflächen zeichneten sich durch Nährstoffmangel, hohe Bodensalinität (10 - 12 dS m<sup>-1</sup>) und moderat salines Grundwasser (2 - 5 dS m<sup>-1</sup>) aus, unterschieden sich aber in Textur (schluffiger Lehm: G'oybu; lehmiger Sand: Beruniy) und der Tiefe des Grundwassers. Letztere schwankte zwischen 0.6 und >2.8 m in G'oybu und zwischen 0.2 und 1.4 m in Beruniy. In wieweit pflanzenverfügbares Wasser und Bodensalinität in der Wurzelzone die Überlebensraten der unterschiedlichen Baumarten beeinflußt, wurde unter Defizitbewässerung von 154 mm γr<sup>-1</sup> im Rahmen einer Survival-Analyse getestet. Die Analyse zeigte gravierende artenabhängige Unterschiede in der Toleranz gegen Salzstress. Somit erwies sich das Aufforsten von aufgegebenem Ackerland als durchführbar mit dem Baumarten Elaeagnus angustifolia L., Ulmus pumila L., Morus alba L., und Populus nivea x tremula L., die nach zwei Jahren auf beiden Versuchsflächen Überlebensraten von 75 - 91% aufwiesen. Die typischen Arten der nativen Auenwälder, Populus euphratica Oliv. und Salix nigra Marsh., zeigten dagegen Überlebensraten von <19% und wurden deshalb unter den vorliegenden Gegebenheiten als nicht für die Aufforstung geeignet eingestuft. Insgesamt wurde unter allen untersuchten Arten der N-Fixierer E. angustifolia als vielversprechender Kandidat für die Aufforstung eingestuft, da hier sowohl die höchsten Überlebensraten als auch die größten überirdischen Biomassezuwächse (bis zu 904 kg ha<sup>-1</sup> γr<sup>-1</sup>) gemessen wurden. Die Effizienz der N-Fixierung wurde mit der <sup>15</sup>N natürliche Abundanz Methode und der Stickstoff Differenzmethode auf 70 - 74% (12 - 22 kg N ha<sup>-1</sup> γr<sup>-1</sup>) geschätzt. In Beruniy wurde nach zwei Jahren ein signifikanter Rückgang von organischem Boden C, gesamt N und Salinität sowohl in den Aufforstungs- als auch in den Referenzplots beobachtet. Folglich konnte zwei Jahre nach Aufforstung kein signifikanter Einfluss der Bäume auf die Bodeneigenschaften bestätigt werden, obwohl dies in anderen Zusammenhängen häufig beobachtet worden ist. Es wird allerdings angenommen, dass solche Einflüsse möglicherweise durch den schwankenden GWS überschattet wurden, welcher die beobachteten Jahresschwankungen in den Bodeneigenschaften verursachte.<br /> Das Modell EPIC war bezüglich seiner Nutzung im ADB teilweise vielversprechend, da die Percent Bias der Simulationen zwischen -2.6 und 5.5% lagen. Die Ergebnisse lassen allerdings auf eine begrenzte Anwendbarkeit des Modells auf Standorte mit niedrigem GWS schließen, da EPIC die gemessenen Grundwasserschwankungen nicht simulieren konnte.<br /> Die Baumeignungsbewertung für die Aufforstung von langzeitig aufgegebenem Ackerland zeigte, dass die Produktivität des Landes gemessen an einer natürlichen Rekultivierung gesteigert werden kann. Die Menge der durch die Baumplantagen geleisteten AgroÖkosystemdienstleistungen hängt signifikant von der verwendeten Baumart ab. Da während der Etablierungsphase der Bäume die Verfügbarkeit von Bewässerungswasser garantiert sein muss, bleibt die Aufforstung riskant. Um empirische Ergebnisse zu extrapolieren und somit Baumwachstum auf aufgegebenem Ackerland besser voraussagen zu können, sind erhebliche Änderungen in der Grundwasserkomponente von EPIC notwendig. Eine Möglichkeit wäre, Grundwasserinformationen in den Daily Weather File zu integrieren, was eine Angleichung des schwankenden GWS ermöglichen würde. Eine Kalibrierung und Validierung der Crop- Komponente für die getesteten Arten erfordert weitere Feldversuche, die besonders auf die Bestimmung artenabhängiger Pflanzenparameter ausgerichtet sind, wie dem Energy to Biomass Ratio....
<strong>Das Potenzial von Mehrzweckbaumarten für die Rekultivierung von aufgegebenen Ackerflächen im unteren Amu Darya Becken</strong><br /> Im bewässerten Flachland des Amu Darya Beckens (ADB) verursachen hohe, saline Grundwasserspiegel (GWS) sekundäre Bodenversalzung, was die Produktivität des Ackerlandes mindert. Da die Verfügbarkeit von Frischwasser zur Salzauswaschung ständig abnimmt, geben Bauern regelmäßig stark versalzene Parzellen auf. Diese aufgegebenen, versalzenen Parzellen können allerdings wieder nutzbar gemacht werden, indem sie in Baumplantagen aus salztoleranten Arten umgewandelt werden. Um ihre Eignung zur Rekultivierung von aufgegebenem Ackerland zu testen, wurden sechs Baumarten zwischen 2010 und 2011 in Feldversuchen auf zwei Versuchsflächen, G'oybu und Beruniy, getestet. Der Schwerpunkt der Untersuchung wurde auf die Überlebensraten der Baumarten und die Erbringung von Agro-Ökosystemdienstleistungen der Baumplantagen gelegt. Hierbei wurden sowohl die Produktion von Biomasse und die Anreicherung von Kohlenstoff - (C) und Stickstoffspeichern (N) im Boden als auch Salzdynamiken erforscht. Mit den erhobenen Felddaten parameteresierte man das prozessbasierte, auf Feldebene arbeitende Modell "Environmental Policy Integrated Climate model (EPIC)". Dies wurde anschließend eingesetzt, um Salz- und Wasserdynamiken in den Baumplantagen mit niedrigem GWS zu simulieren.<br /> Beide Versuchsflächen zeichneten sich durch Nährstoffmangel, hohe Bodensalinität (10 - 12 dS m<sup>-1</sup>) und moderat salines Grundwasser (2 - 5 dS m<sup>-1</sup>) aus, unterschieden sich aber in Textur (schluffiger Lehm: G'oybu; lehmiger Sand: Beruniy) und der Tiefe des Grundwassers. Letztere schwankte zwischen 0.6 und >2.8 m in G'oybu und zwischen 0.2 und 1.4 m in Beruniy. In wieweit pflanzenverfügbares Wasser und Bodensalinität in der Wurzelzone die Überlebensraten der unterschiedlichen Baumarten beeinflußt, wurde unter Defizitbewässerung von 154 mm γr<sup>-1</sup> im Rahmen einer Survival-Analyse getestet. Die Analyse zeigte gravierende artenabhängige Unterschiede in der Toleranz gegen Salzstress. Somit erwies sich das Aufforsten von aufgegebenem Ackerland als durchführbar mit dem Baumarten Elaeagnus angustifolia L., Ulmus pumila L., Morus alba L., und Populus nivea x tremula L., die nach zwei Jahren auf beiden Versuchsflächen Überlebensraten von 75 - 91% aufwiesen. Die typischen Arten der nativen Auenwälder, Populus euphratica Oliv. und Salix nigra Marsh., zeigten dagegen Überlebensraten von <19% und wurden deshalb unter den vorliegenden Gegebenheiten als nicht für die Aufforstung geeignet eingestuft. Insgesamt wurde unter allen untersuchten Arten der N-Fixierer E. angustifolia als vielversprechender Kandidat für die Aufforstung eingestuft, da hier sowohl die höchsten Überlebensraten als auch die größten überirdischen Biomassezuwächse (bis zu 904 kg ha<sup>-1</sup> γr<sup>-1</sup>) gemessen wurden. Die Effizienz der N-Fixierung wurde mit der <sup>15</sup>N natürliche Abundanz Methode und der Stickstoff Differenzmethode auf 70 - 74% (12 - 22 kg N ha<sup>-1</sup> γr<sup>-1</sup>) geschätzt. In Beruniy wurde nach zwei Jahren ein signifikanter Rückgang von organischem Boden C, gesamt N und Salinität sowohl in den Aufforstungs- als auch in den Referenzplots beobachtet. Folglich konnte zwei Jahre nach Aufforstung kein signifikanter Einfluss der Bäume auf die Bodeneigenschaften bestätigt werden, obwohl dies in anderen Zusammenhängen häufig beobachtet worden ist. Es wird allerdings angenommen, dass solche Einflüsse möglicherweise durch den schwankenden GWS überschattet wurden, welcher die beobachteten Jahresschwankungen in den Bodeneigenschaften verursachte.<br /> Das Modell EPIC war bezüglich seiner Nutzung im ADB teilweise vielversprechend, da die Percent Bias der Simulationen zwischen -2.6 und 5.5% lagen. Die Ergebnisse lassen allerdings auf eine begrenzte Anwendbarkeit des Modells auf Standorte mit niedrigem GWS schließen, da EPIC die gemessenen Grundwasserschwankungen nicht simulieren konnte.<br /> Die Baumeignungsbewertung für die Aufforstung von langzeitig aufgegebenem Ackerland zeigte, dass die Produktivität des Landes gemessen an einer natürlichen Rekultivierung gesteigert werden kann. Die Menge der durch die Baumplantagen geleisteten AgroÖkosystemdienstleistungen hängt signifikant von der verwendeten Baumart ab. Da während der Etablierungsphase der Bäume die Verfügbarkeit von Bewässerungswasser garantiert sein muss, bleibt die Aufforstung riskant. Um empirische Ergebnisse zu extrapolieren und somit Baumwachstum auf aufgegebenem Ackerland besser voraussagen zu können, sind erhebliche Änderungen in der Grundwasserkomponente von EPIC notwendig. Eine Möglichkeit wäre, Grundwasserinformationen in den Daily Weather File zu integrieren, was eine Angleichung des schwankenden GWS ermöglichen würde. Eine Kalibrierung und Validierung der Crop- Komponente für die getesteten Arten erfordert weitere Feldversuche, die besonders auf die Bestimmung artenabhängiger Pflanzenparameter ausgerichtet sind, wie dem Energy to Biomass Ratio....
Food price volatility: the role of stocks and trade
(2015-10-14)
After a period of relatively low international food price volatility since the 1970s, prices spiked in 2007/2008 and 2011. These international price changes transmitted to domestic markets where they generate extra volatility. ...
MiRNAs as regulators of gene expression modulate development and energy metabolism of skeletal muscle
(2015-06-18)
It is important to understand the molecular networks affecting biological properties of muscle in order to improve the efficiency of meat production and meat quality in domestic animals. The discovery of miRNA represents an important breakthrough in biology in recent years. MiRNA function identification has become one of the active research fields in muscle biology addressing muscle development, growth and metabolism. This thesis aims at the identification of miRNAs differentially expressed in skeletal muscle at various developmental stages and in pig breeds differing in muscularity. Moreover, links between miRNAs and mRNAs should be shown in order to address biofunctions affected by miRNAs in muscle. Finally, miRNAs impacted on muscle metabolism should be validated exemplarity by in vitro cell culture experimants.<br /> The first approach demonstrates the comprehensive miRNA expression profiles of longissimus dorsi (LD) during muscle development and growth. A comparative study on two distinct phenotypic pigs were performed using miRNA custom designed arrays. Two different key stages 63 and 91 days post-conception (dpc), and one adult stage (180 days post-natum) were analysed in German Landrace (DL) and Pietrain (Pi) breeds. Several potential candidate miRNAs are significantly up-regulated and associated with muscular developmental stages and breed types. The Affymetrix GeneChip porcine genome microarrays were also used to obtain the differential transcriptional profile of mRNA targets of the same animals. The combination of miRNA–mRNA expression data and Ingenuity Pathway Analysis established complex miRNA–dependent regulatory networks. A number of miRNA–mRNA interactions, that were associated to cellular growth and proliferation and lipid-metabolism functions, revealed insights into their role during skeletal muscle development and growth.<br /> The second approach involves in muscle growth in post mortem pig traits (crossbred [PI×(DL×DE)] population, n = 207). The experiment integrated miRNA and mRNA expression together with network analysis by using weighted gene co-expression network analysis (WGCNA). In this part, we identified the negative miRNA-mRNA co-expression networks which revealed several biological pathways underlying the difference of meat properties and muscle traits (i.e. glucose metabolic process, mitochondrial ribosome and oxidative phosphorylation).<br /> In the last approach, C2C12 in vitro model studies revealed that miRNAs are modulated in cellular ATP production and energy metabolism processes during myogenic differentiation. Correlation analyses were performed between ATP level, miRNA and mRNA microarray expression profiles during C2C12 differentiation. Among 14 significant miRNAs as representing cellular ATP regulators involved in mitochondrial energy metabolism, miR-423-3p is a novel regulator for cellular ATP/ energy metabolism via targeting the group of mitochondrial energy metabolism genes (Cox6a2, Ndufb7, and Ndufs5).<br /> In conclusion, the present study further adds a comprehensive knowledge on the systems perspective of the skeletal muscle miRNAs and their target genes regulation networks that influence on skeletal muscle starting from early muscle development to mature muscle growth....
<strong>MiRNAs regulieren die Genexpression und modulieren die Entwicklung und den Energiestoffwechsel der Skelettmuskulatur</strong><br /> Das Verständnis von molekularen Netzwerken mit Einfluss auf die biologischen Eigenschaften des Muskels ist notwendig, um die Effizienz der Fleischproduktion und die Fleischqualität in Nutztieren zu verbessern. Die Erforschung von miRNAs stellt einen entscheidenden Durchbruch in der Biologie in den letzten Jahren dar. Die Identifizierung von miRNA-Funktionen wurde seit dem eines der aufstrebenden Forschungsschwerpunkte in der Muskelbiologie mit Bezug auf Muskelentwicklung, -wachstum und -stoffwechsel. Das Ziel dieser Dissertation ist die Identifizierung von miRNAs mit differenzieller Expression in der Skelettmuskulatur im Hinblick auf verschiedene Entwicklungsstadien und Schweinerassen mit unterschiedlichem Muskelansatz. Im Weiteren soll die Verknüpfung von miRNA- und mRNA-Datensätzen helfen, durch miRNA beeinflusste Biofunktionen im Muskel zu benennen. Abschließend sollen exemplarisch einige miRNAs mit Einfluss auf den Muskelmetabolismus durch in vitro Zellkulturstudien validiert werden.<br /> Der erste Forschungsansatz lieferte umfassende miRNA-Expressionsprofile des longissimus dorsi (LD) während der Muskelentwicklung und des Wachstums. Dazu wurden Schweine mit unterschiedlicher phänotypischer Ausprägung unter der Verwendung von spezifisch gefertigten miRNA-Arrays vergleichend analysiert. Tiere der Deutschen Landrasse (DL) und der Rasse Pietrain (Pi) wurden zu zwei wesentlichen pränatalen Entwicklungszeitpunkten (am 63 und 91 Tag nach Empfängnis) sowie im adulten Stadium (180 Tage nach Geburt) untersucht. Für zahlreiche potentielle Kandidaten-miRNAs konnte gezeigt werden, dass diese signifikant hochreguliert sind und Assoziationen zu muskulären Entwicklungsstadien und der Rasse aufzeigten. Zusätzlich wurden porcine Genommikroarrays (Affymetrix GeneChip) verwendet um Profile der differentiell exprimierten mRNA-targets im gleichen Tier zu untersuchen. Durch die Kombination von miRNA- und mRNA-Expressionsdaten gekoppelt mit Ergebnissen aus der Analyse von regulierten Signalwegen (Ingenuity pathway analysis) konnte ein Komplex aus miRNA-abhängigen regulatorischen Netzwerken etabliert werden. Zahlreiche miRNA-mRNA-Interaktionen im Zusammenhang mit Funktionen des zellulären Wachstums, der Proliferation und des Fettstoffwechsels, ermöglichten Einblicke in die Funktion dieser Wechselwirkungen während der Entwicklung und des Wachstums der Skelettmuskulatur. <br /> Der zweite Forschungsansatz berücksichtigt das Muskelwachstum in relevanten post mortem Merkmalen (Kreuzungsrasse [Pi x (DLxDE), n=207). Für diesen Ansatz wurden die Expressionsdaten der miRNA- und mRNA-Analysen in einem Ko-Expressionsnetzwerk integriert. Dabei wurden die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Komponenten berücksichtigt und gewichtet. Negative miRNA-mRNA-Ko-Expressionsnetzwerke konnten identifiziert werden. Diese deuten auf biologisch relevante Signalwegen hin, welche mit unterschiedlichen Ausprägungen der Fleischeigenschaften und Merkmalen der Muskulatur in Zusammenhang stehen (z.B. Prozesse des Glucosemetabolismus, mitochondriale Ribosomen und oxidative Phosphorylierung).<br /> Im abschließenden Forschungsansatz konnte durch Analysen des C2C12-Muskelzellmodells gezeigt werden, dass miRNAs im Zusammenhang mit der zellulären ATP-Produktion und mit Prozessen des Energiemetabolismus im Rahmen der myogenen Differenzierung reguliert werden. Dazu wurden zum Zeitpunkt der C2C12-Zelldifferenzierung ermittelte ATP-Gehalte und miRNA- und mRNA-Mikroarray-Expressionsprofile miteinander verknüpft. Unter den 14 miRNAs, die als zelluläre ATP-Regulatoren am mitochondrialen Energiemetabolismus beteiligt sind, konnte miR-423-3p, durch den Einfluss auf Gene aus der Gruppe des mitochondrialen Energiemetabolismus (Cox6a2, Ndufb7 und Ndufs5), als neuer Regulator für zelluläres ATP bzw. den Energiemetabolismus bestätigt werden.<br /> Zusammenfassend liefern die vorliegenden Studien wesentliche Erkenntnisse zu systemischen Funktionen der miRNAs in der Skelettmuskulatur und verdeutlichen ihren Einfluss auf Gennetzwerke, welche die Prozesse von der frühen Muskelentwicklung bis hin zum Muskelwachstum beeinflussen....
<strong>MiRNAs regulieren die Genexpression und modulieren die Entwicklung und den Energiestoffwechsel der Skelettmuskulatur</strong><br /> Das Verständnis von molekularen Netzwerken mit Einfluss auf die biologischen Eigenschaften des Muskels ist notwendig, um die Effizienz der Fleischproduktion und die Fleischqualität in Nutztieren zu verbessern. Die Erforschung von miRNAs stellt einen entscheidenden Durchbruch in der Biologie in den letzten Jahren dar. Die Identifizierung von miRNA-Funktionen wurde seit dem eines der aufstrebenden Forschungsschwerpunkte in der Muskelbiologie mit Bezug auf Muskelentwicklung, -wachstum und -stoffwechsel. Das Ziel dieser Dissertation ist die Identifizierung von miRNAs mit differenzieller Expression in der Skelettmuskulatur im Hinblick auf verschiedene Entwicklungsstadien und Schweinerassen mit unterschiedlichem Muskelansatz. Im Weiteren soll die Verknüpfung von miRNA- und mRNA-Datensätzen helfen, durch miRNA beeinflusste Biofunktionen im Muskel zu benennen. Abschließend sollen exemplarisch einige miRNAs mit Einfluss auf den Muskelmetabolismus durch in vitro Zellkulturstudien validiert werden.<br /> Der erste Forschungsansatz lieferte umfassende miRNA-Expressionsprofile des longissimus dorsi (LD) während der Muskelentwicklung und des Wachstums. Dazu wurden Schweine mit unterschiedlicher phänotypischer Ausprägung unter der Verwendung von spezifisch gefertigten miRNA-Arrays vergleichend analysiert. Tiere der Deutschen Landrasse (DL) und der Rasse Pietrain (Pi) wurden zu zwei wesentlichen pränatalen Entwicklungszeitpunkten (am 63 und 91 Tag nach Empfängnis) sowie im adulten Stadium (180 Tage nach Geburt) untersucht. Für zahlreiche potentielle Kandidaten-miRNAs konnte gezeigt werden, dass diese signifikant hochreguliert sind und Assoziationen zu muskulären Entwicklungsstadien und der Rasse aufzeigten. Zusätzlich wurden porcine Genommikroarrays (Affymetrix GeneChip) verwendet um Profile der differentiell exprimierten mRNA-targets im gleichen Tier zu untersuchen. Durch die Kombination von miRNA- und mRNA-Expressionsdaten gekoppelt mit Ergebnissen aus der Analyse von regulierten Signalwegen (Ingenuity pathway analysis) konnte ein Komplex aus miRNA-abhängigen regulatorischen Netzwerken etabliert werden. Zahlreiche miRNA-mRNA-Interaktionen im Zusammenhang mit Funktionen des zellulären Wachstums, der Proliferation und des Fettstoffwechsels, ermöglichten Einblicke in die Funktion dieser Wechselwirkungen während der Entwicklung und des Wachstums der Skelettmuskulatur. <br /> Der zweite Forschungsansatz berücksichtigt das Muskelwachstum in relevanten post mortem Merkmalen (Kreuzungsrasse [Pi x (DLxDE), n=207). Für diesen Ansatz wurden die Expressionsdaten der miRNA- und mRNA-Analysen in einem Ko-Expressionsnetzwerk integriert. Dabei wurden die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Komponenten berücksichtigt und gewichtet. Negative miRNA-mRNA-Ko-Expressionsnetzwerke konnten identifiziert werden. Diese deuten auf biologisch relevante Signalwegen hin, welche mit unterschiedlichen Ausprägungen der Fleischeigenschaften und Merkmalen der Muskulatur in Zusammenhang stehen (z.B. Prozesse des Glucosemetabolismus, mitochondriale Ribosomen und oxidative Phosphorylierung).<br /> Im abschließenden Forschungsansatz konnte durch Analysen des C2C12-Muskelzellmodells gezeigt werden, dass miRNAs im Zusammenhang mit der zellulären ATP-Produktion und mit Prozessen des Energiemetabolismus im Rahmen der myogenen Differenzierung reguliert werden. Dazu wurden zum Zeitpunkt der C2C12-Zelldifferenzierung ermittelte ATP-Gehalte und miRNA- und mRNA-Mikroarray-Expressionsprofile miteinander verknüpft. Unter den 14 miRNAs, die als zelluläre ATP-Regulatoren am mitochondrialen Energiemetabolismus beteiligt sind, konnte miR-423-3p, durch den Einfluss auf Gene aus der Gruppe des mitochondrialen Energiemetabolismus (Cox6a2, Ndufb7 und Ndufs5), als neuer Regulator für zelluläres ATP bzw. den Energiemetabolismus bestätigt werden.<br /> Zusammenfassend liefern die vorliegenden Studien wesentliche Erkenntnisse zu systemischen Funktionen der miRNAs in der Skelettmuskulatur und verdeutlichen ihren Einfluss auf Gennetzwerke, welche die Prozesse von der frühen Muskelentwicklung bis hin zum Muskelwachstum beeinflussen....
NRF2 mediated oxidative stress response activity during early in vitro bovine embryo development
(2015-03-30)
Overcoming oxidative stress is one of the various embryo challenges to survive under suboptimal conditions during in vitro production of bovine embryos. Thus, the present study aimed to examine the ability of preimplantation ...
The Determinants of Long-Term Growth in Smallholder Agriculture in Rwanda: An Intergenerational Analysis
(2015-06-03)
The current study explores the determinants of long-term growth in small-scale agriculture in a rural area of Rwanda, with a special focus on intergenerational mobility of income and poverty over the past two and a half ...
