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Use of arsenic-rich groundwater for crop irrigation can increase the arsenic (As) content in food crops and act as a carcinogen, compromising human health. Using aquatic plant based phytofiltration is a potential eco-technique for removing arsenic from water. The aquatic moss species Warnstorfia fluitans grows naturally in mining areas in northern Sweden, where high concentrations of arsenic occur in lakes and rivers. This species was selected as a model for field, climate chamber and greenhouse studies on factors governing arsenic removal and arsenic phytofiltration of irrigation water. The arsenic and silicon (Si) concentrations in soil, water and plant samples were measured by AAS (atomic absorption spectrophotometry), while arsenite and arsenate species were determined using AAS combined with high pressure liquid chromatography (HPLC) with an anion exchange column. The arsenic content in grains of hybrid and local aromatic rice (Oryza sativa) cultivars with differing arsenic accumulation factor (AF) values was investigated in an arsenic hotspot in Bangladesh. The results showed that arsenic AF was important in identifying arsenic-safer rice cultivars for growing in an arsenic hotspot. The study based on silicon effect on arsenic uptake in lettuce showed that arsenic accumulation in lettuce (Lactuca sativa) could be reduced by silicon addition. The aquatic moss had good phytofiltration capacity, with fast arsenic removal of up to 82% from a medium with low arsenic concentration (1 µM). Extraction analysis showed that inorganic arsenic species were firmly bound inside moss tissue. Absorption of arsenic was relatively higher than adsorption in the moss. Regarding effects of different abiotic factors, plants were stressed at low pH (pH 2.5) and arsenic removal rate was lower from the medium, while arsenic efflux occurred in arsenate-treated medium at low (12°C) and high (30°C) temperature regimes. Besides these factors, low oxygenation increased the efficiency of arsenic removal from the medium. Finally, combining W. fluitans as a phytofilter with a lettuce crop on a constructed wetland significantly reduced the arsenic content in edible parts (leaves) of lettuce. Thus W. fluitans has great potential for use as an arsenic phytofilter in temperate regions. / <p>QC 20170323</p>

Höga kvävenedfall och förändringar inom jord- och skogsbruk har lett till igenväxning av svenska sandmarker. Sand- och grustäkter kan fungera som tillflyktsort för kärlväxtarter som är beroende av de torra och näringsfattiga markförhållanden som finns i sandmarker. Vapnö grustäkt i Hallands län undersöktes 2010 och visade sig ha en hög biologisk mångfald med bland annat 145 kärlväxtarter, varav fyra rödlistade. Syftet med den här studien var att se hur artsammansättningen av kärlväxter ser ut idag, sju år senare. Området inventerades vid tio tillfällen från april till augusti och samtliga kärlväxtarter noterades. Resultatet blev en lista på 224 arter varav 63 var återfynd från 2010 och 161 var nya arter för området. Det fanns fem rödlistade arter: Knippnejlika (Dianthus armeria) (EN), hårginst (Genista pilosa) (NT), backtimjan (Thymus serpyllum) (NT), skogsalm (Ulmus glabra) (CR) och naverlönn (Acer campestre) (CR). Det totala antalet arter och rödlistade arter har ökat sen 2010, vilket tyder på en positiv utveckling av områdets biologiska mångfald. Den höga artmångfalden beror troligen på det öppna, varierande landskapet och de rödlistade arterna växer där tack vare den alltmer ovanliga sandmarken. Områdets mångfald av kärlväxter hotas av igenväxning samt konkurrens från de invasiva arterna blomsterlupin (Lupinus polyphyllus) och parkslide (Fallopia japonica). Detta kan motverkas av störningar i form av slåtter, uppgrävning, naturvårdsbränning eller bete. / Nitrogen deposition and changes in agriculture and forestry have led to a decrease of sandy habitats in Sweden due to regrowth of vegetation. Sand- and gravelpits can act as refuges for vascular plants that require the dry and nutrient-poor conditions of sandy soils. Vapnö gravelpit in Halland county in Sweden was surveyed in 2010 and proved to hold a high biodiversity including 145 species of vascular plants, of which four were red-listed. Now, seven years later, the purpose of this study was to see how the composition of vascular plants has changed since then. The area was studied on ten occasions from April to August, and all species of vascular plants were noted. The study resulted in a list of 224 species, of which 63 were remaining since 2010 and 161 were new species for the area. There were five red-listed species: Dianthus armeria (EN), Genista pilosa (NT), Thymus serpyllum (NT), Ulmus glabra (CR) and Acer campestre (CR). The total number of species and red-listed species have increased, suggesting a positive development of the biodiversity of the area. The high species diversity is probably due to the open, varied landscape and the presence of the red-listed species due to the increasingly rare sandy habitat. The diversity of vascular plants in the area is threatened by regrowth of vegetation, as well as the invasive species Lupinus polyphyllus and Fallopia japonica. These threats can be counteracted by disturbance in the form of mowing or digging up plants, prescribed burning or grazing.

Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurden Enzyme des Oxylipinstoffwechsels in P. patens funktionell und strukturell charakterisiert. Dafür wurden die bifunktionelle PpLOX1 und zwei AOCs (PpAOC1 und PpAOC2) ausgewählt. Mittels verschiedener biochemischer, bioinformatischer und biophysikalischer Methoden wurden diese Enzyme bezüglich Funktion, Aktivität und Struktur charakterisiert. Desweiteren wurden nach erfolgreicher Kristallisation von PpAOC1 und PpAOC2 die hochaufgelösten Röntgenkristallstrukturen beider Enzyme im Grundzustand sowie im Komplex mit Substratanalogen gelöst. Für PpAOC2 wurden dabei zwei verschiedene Bindemodi des Liganden beobachtet. Der Einfluß der Aminosäurereste Arg-345, Arg-638 und Tyr-851 auf den Reaktionsmechanismus von PpLOX1 wurde durch zielgerichtete Mutagenese und nachfolgende Analyse der Produktbildung durch die erhaltenen Varianten untersucht. Es wurden keine signifikanten Unterschiede bei der Umsetzung verschiedener Fettsäuren durch das Ausgangsenzym oder die Varianten R345L bzw. R638L gefunden. Dagegen zeigte die Doppelvariante R345L/R638L eine stark verringerte Menge an gebildeten Produkten. Demnach scheint zumindest das Vorliegen einer dieser beiden positiv geladenen Reste wichtig für die Umsetzung der Substrate zu sein. Möglicherweise wird die negativ geladene Carboxylatgruppe der jeweiligen Fettsäure durch elektrostatische Wechselwirkungen über Arg-345 oder Arg-638 gebunden. Die Variante Y851I bildete geringere Mengen von 12-ODTE, Keto-Fettsäuren und auch weniger Produkt als das Ausgangsenzym. Demnach scheint auch dieser Rest an der Katalyse beteiligt zu sein. Da aber für die Variante Y851F sogar ein erhöhter Anteil an 12-ODTE gefunden wurde, scheint der voluminöse und hydrophobe aromatische Ring, und nicht die Hydroxyl-Gruppe des Tyrosin, wichtig zu sein. Die gereinigten Enzyme PpAOC1 und PpAOC2 wurden für Aktivitätstest mit verschiedenen C20-Fettsäure-Hydroperoxiden verwendet. Beide Enzyme zeigten Aktivität gegenüber den 15-Hydroperoxiden von EPA und ETA, jedoch nicht von AA. Darüber hinaus besitzt PpAOC2, aber nicht PpAOC1, Aktivität für die 12-Hydroperoxide welche sich von AA, EPA und DGLA ableiten. Es wurden zusätzlich zu 11-OPTA bislang nicht beschriebene zyklische Verbindungen gebildet, deren chemische Struktur durch Fragmentierung mittels ESI-MS/MS aufgeklärt wurde. In den vorliegenden Studien zu PpAOC1 und PpAOC2 wurde das Glutamat an Position 18 jeweils durch Glutamin oder Aspartat ausgetauscht. Es wurde gezeigt, dass der konservierte Glutamatrest und seine negative Carboxylatgruppe in beiden Enzymen essenziell für die Katalyse ist. Dagegen wurde für die Variante R22L lediglich ein Einfluß auf die Aktivität in PpAOC2 gefunden. Im aktiven Zentrum von PpAOC1 werden zwei Wassermoleküle von vier Aminosäureresten koordiniert, während in PpAOC2 ein Wassermolekül von zwei Aminosäureresten gebunden ist. Inwiefern diese Wassermoleküle an der Katalyse beteiligt sind, konnte bisher nicht eindeutig geklärt werden.

Gamla träd i kulturmiljöer uppmärksammas alltmer inom naturvården på grund av sina höga naturvärden och är viktiga som värdar för fortlevnaden av hotade och sällsynta växt- och djurarter. Studiens syfte var att undersöka om Sörenssons AHA-metod (framtagen för vedlevande insekter) fungerar också på mossor och lavar, samt att jämföra två kulturmiljöer med gamla träd. Inventeringen utfördes i Kristianstad och omfattade totalt 443 träd; 230 i Tivoliparken och 213 på Östra begravningsplatsen. Träden bedömdes utifrån olika karaktärer: förekomst av håligheter, barklösa partier, grenhål, savflöde samt svamppåväxt. Förekomsten av dessa användes sedan för att dela in träden i fem olika klasser av varierande värde för naturvården. Även kryptogamer inventerades; dels förutbestämda lavar och mossor som signalerar höga naturvärden, dels en enkel bedömning av det totala antalet triviala arter på varje träd. Träden i Tivoliparken hade större spridning mellan AHA-klasserna. Här hamnade 56 träd i de högsta värdeklasserna (klass I och II-träd), 114 i värdeklass III och 60 som resursträd. På Östra begravningsplatsen hamnade hälften av träden i de högsta värdeklasserna och 93 i värdeklass III. De resterade träden klassades som resursträd. Totalt gjordes 89fynd av 6 signalarter på de inventerade träden, samt en vedsvamp. Dessa fynd gjordes både på träd med höga och låga värden enligt AHA-metoden. AHA-klasser med högre naturvärde hade lägre artrikedom för samtliga träd sammanslagna, men inget samband för enbart trädslagen bok och lind. Endast hälften av träden med signalarter fick hög AHA-klassning. Resultatet antyder att AHA-metoden inte fungerar på kryptogamer som den gör för vedlevande insekter. / Old trees in cultural environments are receiving increasing attention in nature conservation due to their high conservation values and provide important habitat for endangered plant and animal species. The purposes of the study were to investigate whether Sörensson's AHA-method is applicable also to mosses and lichens, as well as to compare two environments with old trees. 443 trees were inventoried in Kristianstad, of which 230 in Tivoliparken and 213 in Östra begravningsplatsen. The trees were assessed based on the occurrence of: cavities, barkless areas, and so on. These findings were used to assign each tree to the five AHA classes of varying conservation value. Trees were also searched for predetermined lichens and mosses signalling high conservation value, and a simple count was made of the total number of trivial cryptogam species on each tree. Tivoliparken had a wider scatter of trees among the AHA classes; 56 in the highest value classes (class I and II), 114 in class III, and 60 as resource trees. At Östra begravningsplatsen, half of the oldest trees were in the two highest value classes and 93 in class III. The remaining trees ended up as resource trees. In total, 89 records of 6 signal species were made, and one wood fungus. There was a significant association between AHA class and richness of trivial species when trees of all species were pooled, but no association when beech and linden were assessed separately. These results suggest that the AHA method does not work on cryptogams.

Invasiva arter är ett stort hot mot den biologiska mångfalden världen över och den invasiva blomsterlupinen bidrar till minskad biodiversitet i de miljöer som den invaderar. Den är ett stort hot mot organismer i artrika infrastrukturmiljöer såsom artrika vägkanterna, vilka innehar en hög biologisk mångfald med hotade och sällsynta arter. I denna studie används GIS (Geografiskt informationssystem) för att undersöka blomsterlupinernas utbredning längsmed vägnätet i Jämtlands län. Resultatet visar att icke artrika vägkanter har en större andel vägkant med förekomst av blomsterlupiner än artrika vägkanter. Det finns ingen skillnad mellan artrika vägkanter med en bedömd högre värdeklass än artrika vägkanter med en bedömd lägre värdeklass vad gällande andelen vägkant med förekomst av blomsterlupiner. Att urskilja bakomliggande orsaker till det framkomna resultatet är problematiskt eftersom vägkanterna är heterogena miljöer som dessutom påverkas av många abiotiska och biotiska faktorer. Förekomsten av störningar snarare än biotisk resistens framhålls som tänkbar förklaring och utpekas som en inriktning för vidare forskning kring spridningen av blomsterlupiner inom vägnätet. / Invasive species are a major threat for biodiversity worldwide and the invasive Garden Lupine has shown to decrease biodiversity in the environments it invades. The invasion of Garden Lupines threatens infrastructure habitats, such as species rich road verges, which possess a high biodiversity with endangered and rare species. In this study, I used GIS (Geographic Information System) to investigate the spread of the Garden Lupine along the road network in the Swedish county of Jämtland. The result shows that non species-rich road verges have a larger proportion of road sections with occurrence of Garden Lupine than species rich road verges. A comparison between higher status species-rich road verges and lower status species rich road verges showed no difference in the proportion of the road section that contain Garden Lupine. Distinguishing the underlying causes to the result is problematic since road verges are heterogenic habitats under influence of a large variety of abiotic, biotic and anthropogenic factors. The presence of disturbances is a more likely explanation to the occurrence patterns than biotic resistance. This would also be a potential direction for further research concerning the spread of Garden Lupines along road verges.

In Tabak interagieren das Ankyrin-repeat Protein NtANK1 und der basische Leucin Zipper (bZIP)-Transkriptionsfaktor NtBZI-1. Diese Proteine sind in Auxin-vermittelter Genaktivierung und in Pathogenabwehr involviert. Ziel dieser Arbeit war es, die Funktion der homologen Ankyrin-repeat Proteine AKR2A und AKR2B aus Arabidopsis thaliana zu untersuchen. Dazu wurde die Interaktion zwischen AKR2A/B, und den homologen bZIP-Transkriptionsfaktoren der Gruppe C getestet. Mit verschiedenen Methoden, wie Hefe- und Protoplasten-two-hybrid und BiFC ( bimolecular fluorescence complementation ) konnte eine Interaktion der Arabidopsis Proteine nicht bestätigt werden. Lokalisationsstudien von YFP-AKR2A/B-Fusionsproteinen bestätigten, dass die Proteine im Cytoplasma lokalisiert sind. Sie besitzen ein funktionsfähiges Kernexportsignal und akkumulieren nach Inhibierung des Kernexports im Kern. Zur Funktionsaufklärung wurden AKR2-RNAi Pflanzen erzeugt, die sich phänotypisch vom Wildtyp unterscheiden: sie zeigen ein verringertes Wachstum und einen reduzierten Chlorophyllgehalt, abhängig von der Ausprägung des RNAi-Effektes. In elektronenmikroskopischen Untersuchungen ist zu erkennen, dass sich die Blattchloroplasten der AKR2-RNAi Pflanzen von denen des Wildtyps morphologisch unterscheiden und in ihrer Entwicklung unspezifisch beeinträchtigt sind. Eine Transkriptomanalyse der AKR2-RNAi Pflanzen zeigte, dass Gene des Endomembransystems herunterreguliert sind und viele Stress-induzierte Gene hochreguliert sind. Deshalb wurden die Pflanzen verschiedenen Stressbedingungen unterzogen und übereinstimmend stellte sich heraus, dass sie anfälliger gegenüber oxidativem Stress, Infektion mit dem biotrophen Bakterium Pseudomonas syringae und Infektion mit dem nekrotrophen Pilz Botrytis cinerea waren. Diese erhöhte Anfälligkeit kann als sekundärer Effekt aufgrund der beeinträchtigten Chloroplasten-Biogenese oder als spezifische Reaktion auf die reduzierte AKR2A/B-Proteinmenge interpretiert werden. Da AKR2A/B bereits als Importver mittler für chloroplastidäre Membranproteine beschrieben wurden (Bae et al., 2008), werden zusammenfassend mit den hier erhaltenen Daten multiple Funktionen für AKR2A und AKR2B diskutiert: Transport von Proteinen zu verschiedenen Endomembransystemen, eine Funktion im Signalaustausch zwischen Chloroplast und Kern, und eine Regulation der Transkriptionskontrolle im Kern.