Η καλλιέργεια του γλυκού σόργου [Sorghum bicolor (L.) Moench] θεωρείται ως μια από τις προτεινόμενες ενεργειακές καλλιέργειες προκειμένου να αξιοποιηθεί για την παραγωγή βιο-αιθανόλης στα Μεσογειακά οικοσυστήματα. Σ΄ αυτά τα συστήματα το νερό αποτελεί φυσικό πόρο υπό έλλειψη και η χρήση του θα πρέπει να γίνεται με σχεδιασμό σύμφωνα με τις ανάγκες των καλλιεργειών. Η καλλιέργεια του γλυκού σόργου στη Δ. Ελλάδα την περίοδο του θέρους συχνά υπόκειται σε υδατική καταπόνηση. Προς τούτο στο αγρόκτημα του Πανεπιστημίου Πατρών τις καλλιεργητικές περιόδους 2003-2004 & 2004-2005 εγκαταστάθηκαν πειράματα πεδίου με στόχο τη μελέτη της επίδρασης δύο χειρισμών της γονιμότητας του εδάφους και διαφορετικών επιπέδων άρδευσης και σε μια σειρά παραμέτρους όπως: Οι αποδόσεις της καλλιέργειας σε βιομάζα και σάκχαρα, στους δείκτες αύξησης, «Ρυθμός Aύξησης της Kαλλιέργειας, CGR», και «Δείκτη φυλλικής επιφάνειας LAI». Επίσης μελετήθηκε η επίδραση των δύο χειρισμών της γονιμότητας του εδάφους στη φωτοσυνθετική δραστηριότητα των φύλλων των φυτών. Υπολογίστηκαν οι ανάγκες της καλλιέργειας σε νερό με βάση τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής κατά Pemnan-Monteith (Μοντέλο FAO) και το προταθέν μοντέλο από τους ερευνητές Δέρκα και Λιακάτα στις εδαφοκλιματικές συνθήκες του Πανεπιστημίου Πατρών (Ρίον). Παράλληλα έγινε σύγκριση των δεδομένων με μετρήσεις της διαπνοής με τη μέθοδο της ροής των χυμών. Ο παράγοντας - χειρισμός της γονιμότητας του εδάφους – ορίστηκε ως «συμβατικός» και «βιολογικός» χειρισμός ενώ για κάθε συνδυασμό χειρισμών υπήρχαν τρεις επαναλήψεις. Για την καλλιεργητική περίοδο 2003-2004 και για το επίπεδο άρδευσης Ι1=420 mm (πλήρη άρδευση) οι αποδόσεις σε νωπή βιομάζα ( βλαστοί και φύλλα ) ήταν στο «συμβατικό» χειρισμό του εδάφους 8,71±0,2 Kgm-2 και στον «βιολογικό» χειρισμό του εδάφους 8,6±0,06 Kgm-2 αντίστοιχα. Οι αποδόσεις σε ξηρά βιομάζα ήταν αντίστοιχα για τον «συμβατικό» χειρισμό του εδάφους 2,29±0,055 Kgm-2 και για τον «βιολογικό» χειρισμό του εδάφους 2,4±0,036 Kgm-2 . Για το επίπεδο άρδευσης Ι2=170 mm οι αποδόσεις σε νωπή βιομάζα ( βλαστοί και φύλλα ) ήταν στο «συμβατικό» χειρισμό του εδάφους 8,29±1,2 Kgm-2 και στον «βιολογικό» χειρισμό του εδάφους 6,12±0,5 Kgm-2 αντίστοιχα. Οι αποδόσεις σε ξηρά βιομάζα ήταν αντίστοιχα για τον «συμβατικό» χειρισμό του εδάφους 2,76±0,367 Kgm-2 και για τον «βιολογικό» χειρισμό του εδάφους 2,04±0,18 Kgm-2 Για την καλλιεργητική περίοδο του 2004 - 2005 για το επίπεδο άρδευσης Ι1=515 mm οι αποδόσεις σε νωπή βιομάζα ήταν στο «συμβατικό» χειρισμό του εδάφους 10,63±0,645 Kgm-2 ολικής ΝΒ, 9,47±0,6 Kgm-2 ΝΒ στελεχών (ποσοστό 89,08%) και 3,94±0,17 Kgm-2 ολικής ΞΒ. Αντιστοίχως για το «βιολογικό» χειρισμό 10,6±0,096 Kg m-2, 9,57±0,6 Kg m-2 (ποσοστό 90,28%) και 3,96±0,42 Kg m-2. Για το επίπεδο άρδευσης Ι2=303mm στο «συμβατικό» χειρισμό 7,54±0,452 Kgm-2 ολικής ΝΒ, 6,58±0,38 Kgm-2 ΝΒ στελεχών (ποσοστό 87,26%) και 2,66±0,215 Kgm-2 ολικής ΞΒ. Αντιστοίχως για το «βιολογικό» χειρισμό 9,22±0,447 Kg m-2, 8,3±0,527 Kg m-2 (90,2%) και 3,13±0,209 Kg m-2. Για το επίπεδο άρδευσης Ι3=230mm στο «συμβατικό» χειρισμό 7,67±0,538 Kgm-2 ολικής ΝΒ, 6,78±0,44 Kgm-2 ΝΒ στελεχών (ποσοστό 87,26%) και 2,51±0,23 Kgm-2 ολικής ΞΒ. Αντιστοίχως για το «βιολογικό» χειρισμό 7,89±0,13 Kg m-2, 6,9±0,17 Kg m-2 (90,2%) και 2,76±0,052 Kg m-2. Στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων (ANOVA) έδειξε ότι δεν υπάρχουν σημαντικές διαφορές στις αποδόσεις σε βιομάζα μεταξύ των χειρισμών της γονιμότητας του εδάφους. Αντιθέτως διαπιστώθηκαν σημαντικές διαφορές στις αποδόσεις μεταξύ των επιπέδων άρδευσης. Επίσης μελετήθηκε η επίδραση του χρονοδιαγράμματος άρδευσης για τα τρία επίπεδα άρδευσης στις μεταβολές της εδαφικής υγρασίας. / The cultivation of sweet sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] is considered a proposed energy crops in order to be used in the production of bio – ethanol in Mediterranean ecosystems. Water consists a resource in shortage in these ecosystems and its use must be organized according to cultivation needs. Sweet sorghum crops in western Greece during summer frequently undergoes water deprivation therefore, field studies have been conducted in the University of Patras farm during the agricultural periods 2003 – 2004 & 2004 – 2005 aiming the study of the influence of two manipulation of soil fertility and levels of irrigation as well as a Sevier of parameters such as: The crops yields in biomass, sugar and growth rates « Crop Growth Rate », CGR and « Leaf Area Index », LAI. Furthermore the influence of two manipulation of soil fertility on the photosynthetic activity of plant leaves has been studied. The needs of the crop in water have been calculation of evapotranspiration according to Penman-Monteith ( FAO model ) and the proposed model by researchers Derca and Liakata in the soil climatic conditions of Patras University ( Rion ). Simultaneously the data have been compared to measurements of transpiration with the Sap Flow method. The factor – soil fertility manipulation – was determined as «conventional» and «biological» manipulation while for every combination three repetitions were made. For agricultural period 2003-2004 and for an irrigation level Ι1=420 mm «full irrigation» the yields in fresh biomass ( stems and leaves ) were with the «conventional» manipulation of 8,71±0,2 Kgm-2 and with the «biological» manipulation of the soil 8,6±0,06 Kgm-2 respectively. The yields dry biomass were respectively with the «conventional» manipulation of the soil 2,29±0,055 Kgm-2 and with the «biological» manipulation 2,4±0,036 Kgm-2 . For an irrigation level Ι2=170 mm the crop yield in fresh biomass ( stems and leaves ) were with the «conventional» manipulation of 8,29±1,2 Kgm-2 and with the «biological» 6,12±0,5 Kgm-2 respectively. The yields dry biomass were respectively with the «conventional» manipulation of the soil 2,76±0,367 Kgm-2 and with the «biological» 6,12±0,5 Kgm-2 respectively 2,04±0,18 Kgm-2. For the agricultural period 2004 – 2005 and with an irrigation level Ι1=515 mm the crop yields in fresh biomass were with the «conventional» soil 10,63±0,645 Kgm-2 total FB ( fresh biomass ) 9,47±0,6 Kgm-2 FB of stems (89,08%) και 3,94±0,17 Kgm-2 total DB (Dry biomass). Respectively with the «biological» soil manipulation 10,6±0,096 Kg m-2, 9,57±0,6 Kg m-2 (90,28%) and 3,96±0,42 Kg m-2. For irrigation level Ι2=303mm with the «conventional» manipulation 7,54±0,452 Kgm-2 total FB, 6,58±0,38 Kgm-2 FB of stems (87,26%) and 2,66±0,215 Kgm-2 total DB. Respectively with the «biological» manipulation 9,22±0,447 Kg m-2, 8,3±0,527 Kg m-2 (90,2%) and 3,13±0,209 Kg m-2. For irrigation level Ι3=230mm with the «conventional» manipulation 7,67±0,538 Kgm-2 total FB, 6,78±0,44 Kgm-2 FB of stems (87,26%) and 2,51±0,23 Kgm-2 total DB. Respectively with the «biological» manipulation 7,89±0,13 Kg m-2, 6,9±0,17 Kg m-2 (90,2%) and 2,76±0,052 Kg m-2. Statistical processing of the results (ANOVA) showed that there are no significant differences in crops biomass yields between the two soil manipulations on the contrary. Significant differences were established between the different irrigation levels in addition, the influence of the irrigation schedule on the variations of soil moisture were examined for the three irrigation levels.

Τις τελευταίες δεκαετίες ο πλανήτης μαστίζεται από μεγάλες φυσικές καταστροφές, το μέγεθος και η ένταση των οποίων έχουν επίδραση τόσο στο φυσικό περιβάλλον όσο και στον ανθρώπινο παράγοντα. Απτό παράδειγμα οι πρόσφατες πυρκαγιές του Αυγούστου του 2007 στην Ηλεία, οι οποίες θα μείνουν ανεξίτηλα χαραγμένες στη μνήμη όλων μας γιατί στέρησαν τη ζωή 44 συνανθρώπων μας, συντέλεσαν σε σχεδόν ολοκληρωτική καταστροφή του φυσικού περιβάλλοντος κι είχαν τραγικές συνέπειες για την οικονομία της περιοχής που βασίζεται κυρίως στην γεωργία και την κτηνοτροφία. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να εξετάσει τις επιπτώσεις που είχαν οι πυρκαγιές στον τομέα της βιολογικής γεωργίας στην ορεινή ζώνη Φιγαλείας -Ανδρίτσαινας και να ερευνήσει πιθανές προοπτικές ανάπτυξής της. Για το λόγο αυτό 20 άτομα (Ν=20), 19 άνδρες και 1 γυναίκα που εμπλέκονται με τον τομέα της βιολογικής γεωργίας κατέθεσαν τις απόψεις τους μέσω μιας ημιδομημένης συνέντευξης. Οι ερωτώμενοι κατηγοριοποιήθηκαν σε 4 ομάδες ανάλογα με τη σχέση που είχαν με τη βιολογική γεωργία: α) καλλιεργητές συμβατικής γεωργίας, β) βιοκαλλιεργητές, γ) διαχειριστές (άτομα φορείς εξουσίας) και δ) επιχειρηματίες. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης και αναλογιζόμενοι το μέγεθος της καταστροφής και τα προβλήματα που υπάρχουν στον γεωργικό τομέα, η περιοχή μελέτης έχει τη δυνατότητα να αναπτύξει τη βιολογική γεωργία σε μεγάλο βαθμό. Έχοντας δεδομένη τη θέληση των γεωργών της περιοχής, η πολιτεία οφείλει να τους στηρίξει δημιουργώντας τις προϋποθέσεις ανάπτυξης της περιοχής, συγκράτησης του πληθυσμού και να δώσει τη δυνατότητα οικονομικής ανέλιξης τόσο στους ανθρώπους όσο και στην περιοχή που ταλαιπωρήθηκε σημαντικά με τις πυρκαγιές του Αυγούστου του 2007. / The last decades the planet suffers from natural destructions, the magnitude and the intensity of which have effect not only in the natural environment but also in the human factor. Tangible example the recent fires of August 2007 in Prefecture of Ilia, that will remain engraved in the memory of all of us because they deprived the life of 44 people, contributed in almost absolute destruction of natural environment and had tragic consequences for the economy of region which is based mainly on the agriculture and the livestock-farming. The purpose of this study was to examine the fires repercussions on biological agriculture in the mountainous area Figalias - Andritsainas and look at for likely prospects of growth. For this reason 20 subjects (N = 20), 19 men and 1 woman, that engaged in biological agriculture were interviewed. Subjects were categorized in 4 groups depending on the relation that they had with the biological agriculture: a) cultivators of conventional agriculture, b) biological cultivators, c) administrators (individuals working for institutions of power) and d) businessmen of the region. According to the results of study and taking under consideration that the size of destruction and the problems that exist in the agriculture, the region of study has the possibility of developing the biological agriculture to a large extent. Having given the will of farmers of region, the state owes to support them by creating the conditions of growth of the region, withholding the population and give the possibility of economic evolution so to the habitants as to the region that had a rough time during the fires of August 2007.

- / -

Η οπτικοποίηση των δεδομένων (data visualization) αποτελεί τη διαδικασία αναπαράστασης αφαιρετικών ή επιστημονικών δεδομένων με τη μορφή εικόνας, η οποία μπορεί να συμβάλει στην καλύτερη και βαθύτερη κατανόηση της σημασίας των δεδομένων και των μεταβλητών ή των μονάδων που συνιστούν τα δεδομένα αυτά. Λόγω των τεράστιων και συνεχώς αυξανόμενων ποσοτήτων και πηγών πληροφορίας, η ανάγκη για οπτικοποίηση είναι μεγάλη. Εφαρμόζοντας διάφορα μέσα οπτικοποίησης, η μελέτη των δεδομένων γίνεται πιο αποδοτική: τα δεδομένα εξετάζονται μαζικά και γρήγορα. Επίσης, η οπτικοποίηση των δεδομένων συμβάλλει στην ουσιαστική κατανόηση ενός ορισμένου προβλήματος και μπορεί να οδηγήσει στην ανακάλυψη νέων εννοιών και λύσεων. Η τεχνική της οπτικοποίησης δεδομένων βρίσκει ιδιαίτερη εφαρμογή στον τομέα της Βιοπληροφορικής. Συγκεκριμένα, η οπτικοποίηση εφαρμόζεται σε δεδομένα αλληλουχιών, γονιδιωμάτων, μακρομοριακών δομών, συστημικής βιολογίας, μαγνητικής τομογραφίας, κλπ. Η πρόσφατη και ολοένα μεγαλύτερη πρόοδος στη διαθεσιμότητα δεδομένων και στις μεθόδους ανάλυσης έχει δημιουργήσει νέες ευκαιρίες για τους ερευνητές, έτσι ώστε αυτοί να είναι σε θέση να βελτιώσουν τις μεθόδους καταγραφής νόσων σε εθνικό ή τοπικό επίπεδο. Η HELPIDA (HELlenic ePIdemiological DAtabase) αποτελεί την πρώτη προσπάθει καταγραφής ενός μεγάλου αριθμού επιδημιολογικών μελετών από τον χώρο της ελλάδας, συνδυασμού αυτών με γεωγραφικές και στατιστικές παραμέτρους και οπτικοποίησης των αποτελεσμάτων με σκοπό την εξόρυξη πολύτιμης πληροφορίας. Σε ό,τι αφορά την πρώτη έκδοσή της, η HELPIDA αναπτύχθηκε με τη χρήστη των γλωσσών προγραμματισμού ASP.NET και Visual C#. Στην εργασία αυτή, παρουσιάζεται η δεύτερη έκδοση της HELPIDA, η οποία σχεδιάστηκε με τη βοήθεια του εργαλείου Microsoft Lightswitch και εμπλουτίστηκε με γραφήματα και οπτικοποιήσεις δεδομένων. Εφαρμόζοντας ορισμένα εργαλεία οπτικοποίησης, στοχεύουμε στον χαρακτηρισμό της HELPIDA ως ένα πολύτιμο εργαλείο στον τομέα της Δημόσιας Υγείας και ελπίζουμε ότι θα χρησιμοποιηθεί από ερευνητές σε ακαδημαϊκό επίπεδο αλλά και σε άλλους τομείς. / Data visualization is the study of the visual representation of data, meaning "information that has been abstracted in some schematic form, including attributes or variables for the units of information". The ability to visualize the implications of data is as old as humanity itself. Yet due to the vast quantities, sources, and sinks of data being pumped around our global economy at an ever increasing rate, the need for superior visualization is great and growing. Data visualization is efficient: vast quantities of data are processed in a simple and quick manner. Furthermore, visualizations can help an analyst or a group achieve more insight into the nature of a problem and discover new understanding. Data Visualization is often applied in the field of Bioinformatics. Specifically, software tools are used for the visualization of sequences, genomes, alignments, phylogenies, macromolecular structures, systems biology, microscopy, and magnetic resonance imaging data. HELPIDA (HELlenic ePIdemiological DAtabase) is the first attempt to register a large number of epidemiological studies from Greece, to combine them with geographical and statistical parameters and to visualize the results in order to mine valuable information. As fas as the first version of the application is concerned, HELPIDA was developed using the programming languages ASP.NET and Visual C#. In this thesis, the second version of HELPIDA, which was designed using the tool Microsoft Lightswitch and was enhanced with charts and data visualizations, is presented. Being enhanced with certain data visualization tools, HELPIDA is aiming at being used as an invaluable tool for Public Health decisions and we hope that it will be exploited by decision makers in academic and political level.

Στις μέρες μας, η πρόοδος της τεχνολογίας έχει επιφέρει μια μεγάλη αύξηση στην ποσότητα των υγρών αποβλήτων. Ταυτόχρονα, υπάρχει η απαίτηση για βιολογική απομάκρυνση του αζώτου από υγρά απόβλητα με στόχο τη μείωση του συνολικού κόστους της διεργασίας. Προς αυτή την κατεύθυνση, τεχνολογίες για βιολογική απομάκρυνση αζώτου με παράκαμψη της παραγωγής νιτρικών, έχουν αναπτυχθεί. Ένας αριθμός παραγόντων όπως η αμμωνία, η θερμοκρασία, το PH, παίζει σημαντικό ρόλο στην παραγωγή νιτρικών. Τελευταία γίνεται και η χρήση ματηματικών μοντέλων με στόχο την μελέτη και τη βελτιστοποίηση αυτών των τεχνολογιών. Στην παρούσα εργασία μια τροποποίηση του μοντέλου ASM1 χρησιμοποιείται για την προσομοίωση μιας οξειδωτικής τάφρου, στην οποία πραγματοποιείται βιολογική απομάκρυνση αζώτου. Το σύστημα προσομοιάζεται με με 26 αντιδραστήρες CSTR, συνδεδεμένους σε σειρά. Αερόβιες και ανοξικές συνθήκες επικρατούν σε κάθε αντιδραστήρα. Παράγοντες όπως η κατανομή αερόβιων ανοξικών αντιδρστήρων, η ηλικία της λάσπης, ο λόγος ανακύκλωσης της λάσπης και του ανάμικτου υγρού και ο ογκομετρικός ρυθμός ροής μελετήθηκαν. Η συμπεριφορά του συστήματος ήταν παρόμοια.Σε όλες τις περιπτώσεις, πλην μιας, δεν παρατηρήθηκε παραγωγή νιτρικών. Τελικά οι επαναλαμβανόμενες αερόβιες-ανοξικές συνθήκες ευνοούν την παράκαμψη της παραγωγής νιτρικών. / Nowadays, the progress of technology has created a big increasement in the quantity of wastewater. Simultaneously, there is the demand of biological nitrogen removal from wastewater in order the cost of the process be reduced. In this direction, technologies of biological nitrogen removal, bypassing nitrate production, has developed. A number of factors such as ammonia, temperature, PH, play a significant role in nitrate production. Lately, mathematical models are used in great extend in order to study and optimize these technologies. In this study a modified ASM1 model is used to simulate an oxidation ditch, which performs biological nitrogen removal. The system is simulated with 26 CSTRS, connected in series. Aerobic or anoxic conditions prevail in each reactor. A number of factors such as the distribution of aerobic-anoxic reactors, sludge age, recycling rate of the sludge, recycling rate of mixed liquor and volumetric flow of wastewater was studied. The behavior of the system was the same. Nitrate production did not take place in all cases, except one. So repeated aerobic-anoxic conditions favor bypassing nitrate production.

Τα ινδολοκαρβαζόλια είναι αλκαλοειδή και παρουσιάζουν ενα ευρύ φάσμα βιολογικών ιδιοτήτων, όπως αντιβακτηριακές, αντιμυκησιακές, αντιικές, υποτασικές, νευροπροστατευτικές ιδιότητες. Όμως η σημαντικότερη δράση τους είναι η αντικαρκινική. Η εργασία αυτή είναι ένα review των συνθετικών μεθόδων και των βιολογικών ιδιοτήτων των ινδολοκαρβαζολίων. Επίσης σχολιάζονται η βιοσύνθεσή τους, παράγωγες ενώσεις των ινδολοκαρβαζολίων αλλά και υποψήφια φάρμακα με δομή ινδοκαρβαζολίου. / Indolocarbazoles are alkaloids which display a wide range of biological properties including antibacterial, antifungal, hypotensive and neuroprotective properties. Their greatest interest is their antitumour properties. This is a review of the synthetic methods and biological properties of indolocarbazoles. Τheir biosynthesis, their derivatives and possible drugs are also included.

Το χρώμιο (Cr) αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους ρύπους του φυσικού περιβάλλοντος. Η ευρεία βιομηχανική χρήση του χρωμίου έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση μεγάλων ποσοτήτων του μετάλλου στο περιβάλλον κυρίως με τη μορφή του εξασθενούς χρωμίου (Cr(VI)). Το εξασθενές χρώμιο, μία από τις σταθερές μορφές του χρωμίου στο περιβάλλον, είναι ευδιάλυτο, υψηλά τοξικό, καρκινογενές και μεταλλαξιγόνο. Οι σύγχρονες μέθοδοι επεξεργασίας του εξασθενούς χρωμίου χρησιμοποιούν μικροοργανισμούς, στηριζόμενες στη μεταβολική και κυτταρική τους δράση. Πρόκειται για διεργασίες πιο ανταγωνιστικές, αποτελεσματικές και οικονομικές έναντι των συμβατικών φυσικοχημικών μεθόδων (χημική αναγωγή, ανταλλαγή ιόντων, διήθηση, ηλεκτροχημική επεξεργασία, προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα, αντίστροφη όσμωση και μεμβράνες) καθώς παρουσιάζουν μικρές ενεργειακές απαιτήσεις, χαμηλό πάγιο και λειτουργικό κόστος και τέλος μικρότερη παραγωγή τοξικής λάσπης. Η βιολογική αναγωγή του εξασθενούς χρωμίου απαιτεί την παρουσία ενός δότη ηλεκτρονίων. Το ρόλο αυτό παίζει ο οργανικός άνθρακας, ο οποίος είναι απαραίτητος για την πραγματοποίηση της διεργασίας αυτής. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκε η επεξεργασία υγρών χρωμικών βιομηχανικών αποβλήτων, με ταυτόχρονη εκμετάλλευση/αξιοποίηση αγροτοβιομηχανικών παραπροϊόντων/αποβλήτων (μελάσα - χαμηλού κόστους και ορρός γάλακτος – μηδενικού κόστους), χρησιμοποιώντας βιολογικές μεθόδους. Αρχικά, πραγματοποιήθηκαν πειράματα για τη βελτιστοποίηση του ρυθμού αναγωγής των μεικτών αερόβιων γηγενών καλλιεργειών σε αντιδραστήρες αιωρούμενης ανάπτυξης. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε η μεικτή καλλιέργεια για τη μελέτη της βιολογικής αναγωγής του εξασθενούς χρωμίου σε αντιδραστήρες σταθερής κλίνης πιλοτικής κλίμακας με πλαστικό πληρωτικό υλικό, σε διάφορες λειτουργικές συνθήκες, στοχεύοντας στην μέγιστη απόδοση των συστημάτων και την αποφυγή λειτουργικών προβλημάτων. Το βιολογικό σύστημα που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα διδακτορική διατριβή, αποτελεί μία πολύ αποτελεσματική μέθοδο επεξεργασίας βιομηχανικών αποβλήτων επιβαρυμένων με το τοξικό εξασθενές χρώμιο, χρησιμοποιώντας οικονομικές πηγές άνθρακα όπως η μελάσα και ο ορρός γάλακτος. Η μέθοδος αυτή είναι πολλά υποσχόμενη, συνδυάζοντας υψηλά ποσοστά απομάκρυνσης με εξαιρετικά χαμηλές δαπάνες λειτουργικού κόστους. / Chromium is one of the most serious pollutants of natural environment. The widespread industrial use of chromium leads to the release of large quantities of this metal in the environment, mainly in the form of hexavalent chromium. The hexavalent chromium, one of the most stable forms that we can notice in the environment, is soluble, highly toxic carcinogenic and mutagenic. Contemporary water processing techniques of hexavalent chromium use micro-organisms, based on their metabolic and cellular activity. These procedures are more competitive, more effective and certainly financially affordable over the conventional physicochemical methods (chemical oxidation or reduction, ion exchange, filtration, electrochemical treatment, activated carbon adsorption, reverse osmosis and membrane technologies) as they show low energy demands, low maintenance cost and a smaller production of toxic mud. The biological reduction of hexavalent chromium requires the presence of an electron donor. This part is covered by organic carbon that is essential for carrying out the process. The present thesis studied the treatment of liquid industrial chromate waste and the exploitation/utilization of agroindustrial byproducts/wastewaters (molasses - low cost and cheese whey- zero cost), using biological methods. At the beginning, experiments were conducted to optimize the reduction rate of mixed aerobic indigenous cultures in suspended growth reactors. Subsequently, the mixed culture was used for the biological reduction of the hexavalent chromium, in laboratory pilot scale fixed bed reactors, with plastic media, in various functional conditions targeting to the maximum system performance and the prevention of functional problems. The biological system used in the present thesis constitutes a very effective method of processing industrial wastewater polluted with the toxic hexavalent chromium, by using affordable sources of carbon, such as molasses and cheese whey. This is a quite promising method, combining high removal rates with extremely low operating expenditure.

Το βακτήριο Wolbachia είναι ένα ενδοκυττάριο και μητρικά κληρονομούμενο συμβιωτικό βακτήριο. Ανήκει στην ομοταξία των Alphaproteobacteria και την τάξη των Rickettsiales. Αποτελεί ίσως τον πιο διαδεδομένο ενδοκυττάριο συμβιωτικό οργανισμό στον πλανήτη, καθώς έχει εντοπιστεί μέχρι στιγμής σε πληθώρα αρθροπόδων και νηματωδών της φιλαρίασης. Πρόσφατες μελέτες εκτιμούν ότι πάνω από το 40% των ειδών αρθροπόδων είναι μολυσμένα με το βακτήριο Wolbachia. Το συμβιωτικό αυτό βακτήριο επηρεάζει τις βιολογικές λειτουργίες και ιδιότητες των ξενιστών του και είναι υπεύθυνο για μια σειρά αναπαραγωγικών ανωμαλιών, όπως η κυτταροπλασματική ασυμβατότητα, η παρθενογένεση, η θανάτωση των αρσενικών εμβρύων και η θηλυκοποίηση. Τα μοναδικά αυτά βιολογικά χαρακτηριστικά του βακτηρίου Wolbachia προσελκύουν όλο και περισσότερο το ενδιαφέρον διαφόρων ερευνητών τόσο για το ρόλο του βακτηρίου σε εξελικτικές διαδικασίες (κυρίως ειδογένεση) όσο και για τη χρησιμοποίησή του σε περιβαλλοντικά φιλικές εφαρμογές καταπολέμησης οργανισμών που είναι επιβλαβείς στους τομείς του γεωργικού και δασικού περιβάλλοντος, και της υγείας. Τα είδη του γένους Glossina (Diptera: Glossinidae), γνωστά και ως μύγες τσε-τσε, αποτελούν ξενιστές του βακτηρίου Wolbachia. Η μύγα τσε-τσε είναι ο σημαντικότερος φορέας των παθογόνων τρυπανοσωμάτων στην τροπική Αφρική, τα οποία προκαλούν την ασθένεια του ύπνου (sleeping sickness) στον άνθρωπο και την αντίστοιχη τρυπανοσωμίαση, γνωστή ως nagana, στα ζώα. Η χρησιμοποίηση του βακτηρίου Wolbachia σε μεθόδους βιολογικής καταπολέμησης της μύγας τσε-τσε προαπαιτεί την πλήρη γνώση της γενετικής του ταυτότητας και των αλληλεπιδράσεων του με το ξενιστή. Προς την κατεύθυνση αυτή, και στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, πραγματοποιήθηκε η ανίχνευση του συμβιωτικού βακτηρίου Wolbachia σε περισσότερα από 5300 άτομα από φυσικούς και εργαστηριακούς πληθυσμούς 11 διαφορετικών ειδών μύγας τσε-τσε από 13 Αφρικανικές χώρες. Τα αποτελέσματα έδειξαν τεράστια απόκλιση της παρουσίας του βακτηρίου τόσο μεταξύ ειδών όσο και μεταξύ πληθυσμών του ίδιου είδους. Επίσης, πραγματοποιήθηκε ο γενετικός χαρακτηρισμός των στελεχών Wolbachia από συνολικά 29 αντιπροσωπευτικά δείγματα διαφόρων πληθυσμών και ειδών μύγας τσε-τσε, ενώ σε αρκετά από αυτά παρατηρήθηκαν πολλαπλά στελέχη του βακτηρίου. Διαπιστώθηκε εντυπωσιακή γενετική ποικιλότητα στελεχών Wolbachia που απαντούν στα διάφορα είδη μύγας τσε-τσε καθώς και ασυμφωνία μεταξύ των φυλογενειών των στελεχών Wolbachia και των μυγών τσε-τσε ξενιστών της, γεγονός που σημαίνει οριζόντια μετακίνηση του συμβιωτικού βακτηρίου κατά την εξέλιξη. Επιπρόσθετα, εντοπίστηκαν για πρώτη φορά εκτεταμένα γεγονότα οριζόντιας μεταφοράς βακτηριακών γονιδίων στο γονιδίωμα τριών ειδών μύγας τσε-τσε: στο Glossina morsitans morsitans, Glossina pallidipes και Glossina austeni. Από εξελικτικής σκοπιάς, κρίσιμα ερωτήματα προκύπτουν από τα παραπάνω ευρήματα, και πιο συγκεκριμένα σχετικά με: την προέλευση-μηχανισμό αυτών των γεγονότων οριζόντιας μεταφοράς, τον χρονικό προσδιορισμό τους, τον πιθανό ρόλο τους σε διαδικασίες ειδογένεσης και την επιλεκτική εμφάνισή τους σε ορισμένα μόνο είδη Glossina π.χ. στo υποείδos Glossina morsitans centralis που είναι πολύ συγγενικό του Glossina morsitans morsitans δεν παρατηρήθηκε το φαινόμενο. Εξίσου σημαντική και επιβεβλημένη κρίνεται η διεξοδική διερεύνηση του ενδεχομένου τα βακτηριακά γονίδια που ενσωματώθηκαν στο ευκαρυωτικό γονιδίωμα της μύγας τσε-τσε να ευθύνονται για την έκφραση νέων λειτουργιών-ιδιοτήτων (ή να μεταβάλλουν τις ήδη υπάρχουσες), ιδίως μάλιστα εάν αυτές συνδέονται με την αποδοτικότητα μετάδοσης της νόσου της τρυπανοσωμίασης μέσω του φορέα της, δηλαδή της μύγας τσε-τσε. Τέλος, διαπιστώθηκε πιθανή αρνητική συσχέτιση της παρουσίας του βακτηρίου Wolbachia με τον παθογόνο ιό Salivary Gland hypertrophy Virus (SGHV), γεγονός που συζητείται στα πλαίσια βιολογικών εφαρμογών καταπολέμησης του εντόμου-φορέα και της τρυπανοσωμίασης. Παράλληλα, μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει η προοπτική χρησιμοποίησης του βακτηρίου Wolbachia για τη βιολογική καταπολέμηση εντόμων αγροτικής ή /και περιβαλλοντικής σημασίας, όπως είναι οι αφίδες και η καρπόκαψα καστανιάς. Το γεγονός αυτό προϋποθέτει την ανίχνευση και τη γενετική ταυτοποίηση του βακτηρίου σε φυσικούς πληθυσμούς εντόμων. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε ανίχνευση και χαρακτηρισμός του βακτηρίου Wolbachia σε 78 συνολικά άτομα από 22 είδη αφίδων, από 26 φυσικούς πληθυσμούς από την Ελλάδα. Από αυτούς τους 26 πληθυσμούς, μόλις οι 4 βρέθηκαν να είναι μολυσμένοι με το βακτήριο Wolbachia και συγκεκριμένα πληθυσμοί των ειδών: Aphis fabae, Aphis hederae, Metopolophium dirhodum και Baizongia pistaciae. Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν για πρώτη φορά ότι η παρουσία του βακτηρίου Wolbachia στις αφίδες είναι πιθανά πιο διαδεδομένη από ότι προέκυπτε από προηγούμενες μελέτες. Επίσης, μελετήθηκε η ανίχνευση και ο χαρακτηρισμός του βακτηρίου Wolbachia στα είδη Cydia splendana, Cydia fagiglandana και Pammene fasciana. Το βακτήριο Wolbachia ανιχνεύθηκε για πρώτη φορά στα συγκεκριμένα είδη και μάλιστα διαπιστώθηκε ότι η συχνότητα εμφάνισής του ποικίλει τόσο μεταξύ των δύο ειδών Cydia όσο και μεταξύ των πληθυσμών του κάθε είδους. Στο είδος Pammene fasciana, το βακτήριο ανιχνεύθηκε σε όλα τα άτομα που μελετήθηκαν. Τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής συζητούνται από τη σκοπιά τόσο της οικολογικής και εξελικτικής σημασίας τους όσο και της προοπτικής χρησιμοποίησης του συμβιωτικού βακτηρίου Wolbachia για τον πληθυσμιακό έλεγχο επιβλαβών εντόμων όπως οι μύγες τσε-τσε, οι αφίδες και η καρπόκαψα καστανιάς. / Wolbachia is an intracellular and maternally inherited symbiotic bacterium that belongs to the class of Alphaproteobacteria and the order of Rickettsiales. It is the most ubiquitous intracellular symbiotic organism of the planet, since it has been estimated that over 40% of insect species, in addition to filarial nematodes, crustaceans, and arachnids are infected with Wolbachia. In arthropods Wolbachia affects the biological functions and properties of its hosts and it is responsible for a number of reproductive abnormalities, such as cytoplasmic incompatibility (CI), thelytokous parthenogenesis, feminization of genetic males and male killing. These unique biological characteristics of Wolbachia are attracting the interest of various researchers for: (a) decyphering the role of Wolbachia in evolutionary processes (mainly speciation), and (b) for its use in environmentally friendly applications for the control of agricultural pests and disease vectors. The species of genus Glossina (Diptera: Glossinidae) known as tsetse flies, have been found to be infected with Wolbachia. Tsetse flies are the sole vectors of pathogenic trypanosomes in tropical Africa, causing the “sleeping sickness” in humans and the “nagana” in animals. The potential use of Wolbachia for the control of tsetse flies, prerequisite a thorough knowledge of its genetic identity and the interactions with the host. To further characterize the prevalence of Wolbachia in tsetse flies an extensive screen of more than 5300 specimens from natural and laboratory populations of 11 different Glossina species originating from 13 African countries was carried out. Our results indicated a huge divergence in the prevalence of Wolbachia, both among the species and among populations of the same species. Further characterization by MLST and wsp genotyping was carried out for the Wolbachia strains of 29 representative populations and species of tsetse flies. An impressive genetic diversity of Wolbachia strains in tsetse flies was revealed. Interestingly, disconcordance between the phylogeny of Wolbachia and that of the tsetse flies was observed, suggesting horizontal transmission of Wolbachia during the evolution. Moreover, extended horizontal gene transfer events were detected for first time in Glossina morsitans morsitans, Glossina pallidipes και Glossina austeni. These results raise critical questions concerning: (a) the origin/mechanism of these horizontal gene transfer events, (b) their temporal determination, (c) their potential role as agents of speciation and (d) their selective appearance in only some Glossina species e.g in the subspecies Glossina morsitans centralis which is closely related with Glossina morsitans morsitans the phenomenon was not observed. Equally important will be to examine if genes from the chromosomal insertions were potentially expressed and examine if these genes are associated with the vectorial capacity of tsetse flies for the trypanosoma transmission. Finally, a negative correlation between the presence of Wolbachia with the Salivary Gland Hypertrophy Virus (SGHV) was identified. This is further discussed in the context of biological applications for control of tsetse fly-vector and trypanosomiasis. Finally in this thesis, the detection and characterization of Wolbachia in 78 specimens of 22 aphids species, from 26 natural populations, from Greece was examined. Only 4 out of 26 populations were found to be infected with Wolbachia, and specifically the species: Aphis fabae, Aphis hederae, Metopolophium dirhodum και Baizongia pistaciae. These results indicated that the presence of Wolbachia in aphids is probably more prevalent than it was derived from previous studies. Also, detection and characterization of Wolbachia in the Cydia splendana, Cydia fagiglandana and Pammene fasciana was carried out. Wolbachia was detected for first time in these species, and it was found that the prevalence of Wolbachia varies between the two species of Cydia and among populations of each species, with the infection in Pammene fasciana being fixed. At the end the ecological and evolutionary importance of Wolbachia, together with the use of the bacterium for the population control of harmful insects like tsetse flies, aphids and moths is further discussed.