Lebewesen sind jeden Tag Sequenzen von Ereignissen ausgesetzt, die sie sich merken wollen. Es ist jedoch ein allgemeines Problem, dass sich die Zeitskalen des Verhaltens und der Induzierung von neuronalem Lernen um mehrere Größenordnungen unterscheiden. Eine mögliche Lösung könnte "Phasenpräzession" sein - das graduelle Verschieben von Aktionspotential-Phasen relativ zur Theta-Oszillation im lokalen Feldpotential. Phasenpräzession ermöglicht es, Verhaltens-Sequenzen zeitlich zu komprimieren, herunter bis auf die Zeitskala von synaptischer Plastizität. In dieser Arbeit untersuche ich das Phasenpräzessions-Phänomen im medialen entorhinalen Kortex der Ratte. Ich entdecke, dass entorhinale Gitterzellen auf der für das Verhalten relevanten Einzellaufebene Phasenpräzession zeigen und dass die Phasenpräzession in Einzelläufen stärker ist als in zusammengefassten Daten vieler Läufe. Die Analyse von Einzelläufen zeigt zudem, dass Phasenpräzession (i) in Zellen aus allen Schichten des entorhinalen Kortex existiert und (ii) von den komplexen Bewegungsmustern der Ratten in zweidimensionalen Umgebungen abhängt. Zum Abschluss zeige ich, dass Phasenpräzession zelltyp-spezifisch ist: Sternzellen in Schicht II des medialen entorhinalen Kortex weisen klare Phasenpräzession auf, wohingegen Pyramidenzellen in der selben Schicht dies nicht tun. Diese Ergebnisse haben weitreichende Implikationen sowohl für das Lokalisieren des Ursprungs als auch für die m"oglichen Mechanismen von Phasenpräzession. / Every day, animals are exposed to sequences of events that are worth recalling. It is a common problem, however, that the time scale of behavior and the time scale for the induction of neuronal learning differ by multiple orders of magnitude. One possible solution could be a phenomenon called "phase precession" - the gradual shift of spike phases with respect to the theta oscillation in the local field potential. Phase precession allows for the temporal compression of behavioral sequences of events to the time scale of synaptic plasticity. In this thesis, I investigate the phase-precession phenomenon in the medial entorhinal cortex of the rat. I find that entorhinal grid cells show phase precession at the behaviorally relevant single-trial level and that phase precession is stronger in single trials than in pooled-trial data. Single-trial analysis further revealed that phase precession (i) exists in cells across all layers of medial entorhinal cortex and (ii) is altered by the complex movement patterns of rats in two-dimensional environments. Finally, I show that phase precession is cell-type specific: stellate cells in layer II of the medial entorhinal cortex exhibit clear phase precession whereas pyramidal cells in the same layer do not. These results have broad implications for pinpointing the origin and possible mechanisms of phase precession.

Spargelanlagen werden fast ausschließlich durch Pflanzung einjähriger Kronen im Frühjahr etabliert. Die spätere Ertragsleistung wird neben verschiedenen Maßnahmen in der Kulturführung auch maßgeblich vom Wachstum der Pflanzen im ersten Standjahr beeinflusst. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss unterschiedlicher Merkmale und Maßnahmen bei Spargeljungpflanzen anhand von Feld- und Gefäßversuchen auf das Wachstum im ersten Standjahr untersucht. Als wichtigstes Kriterium zur Beurteilung der Qualität von Spargeljungpflanzen hat sich eine hohe Pflanzmasse im Frühjahr herausgestellt. Jeweils im Vergleich zu 100-g-Pflanzen im Frühjahr war bei 50g der Verlust an Zuwachs jedoch größer, als der Zugewinn bei 150g. Aus diesem Grund ist nicht nur die durchschnittliche Pflanzmasse für eine gute Etablierung von Interesse, sondern auch der Anteil kleinerer Pflanzen. Ein Verlust an Wurzelmasse brachte bis auf die Auswirkungen der geringeren Pflanzmasse keine zusätzlichen Effekte auf die Etablierung. Auch der Gehalt löslicher Reservekohlenhydrate im Frühjahr erwies sich von eher untergeordneter Rolle. Bezüglich unterschiedlicher Behandlungen vor der Pflanzung konnten keine ausgeprägten Effekte der Temperatur bei einer kurzfristigen Lagerung und eines unterschiedlichen Pflanztermins bzw. der Lagerdauer nachgewiesen werden. Zwar zeigte sich bei einer Lagerung von über zwei Monaten eine Reduktion der Laub- und Kronenmasse im Herbst, jedoch ist die Ursache hierfür eher in der Verkürzung der Vegetationszeit zu suchen. Als ein wichtiges Qualitätsmerkmal sind in Fungizidlösungen getauchte Pflanzen (Beizung) zu nennen. Zwar ergaben sich je nach Pflanzbedingungen nicht in jedem Fall fördernde Effekte, in der Summe der Versuchsauswertungen über mehrere Jahre und Mittel war aber eine deutliche Steigerung des Wachstums durch Tauchbehandlungen nachzuweisen. Da auch die alleinige Tauchung der Jungpflanzen in Wasser zu einer Vitalitätssteigerung führte, sollte die Beizung möglichst direkt vor der Pflanzung durchgeführt werden. Als Fazit der vorliegenden Untersuchungen ist bezüglich der Jungpflanzenqualität bei Spargel vornehmlich auf gleichmäßig hohe Pflanzmassen sowie einer kurz vor der Pflanzung erfolgten Beizung Wert zu legen. / Asparagus plantings are usually established by planting one year old crowns in the spring. The later yield potential is influenced by culture practical measurements and the growth of the plants in the first year. This work deals with the influence of different characters and measurements of young asparagus plants on the growth in the first year by trials in the field and pots. The most important criterion of the evaluation of the quality of asparagus plants had been the weight of the plants in spring. Comparing with 100-g-plants in the spring the lack of growing of plants with 50g was higher than the better growing with 150g. So it is not only interesting to have a high average plant weight for a good establishment of an asparagus planting but although the part of smaller plants. A lack of root weight showed not more effects than only the lack of plant weight. Although the content of soluble concentration of carbohydrates in the spring showed no to be important. Due to different treatments before planting there were no strange effects of the temperature during a short storage and a different time of planting or period of storage. There was a reduction of fern- and crown weight in autumn after storage before planting over a period of two months, but the reason seems to be the reduction of the vegetation period. An important criterion of quality is a preplant fungicide dip for asparagus crowns. Although because of different conditions after planting there was not every time a better establishment of the plants, but in consideration of all trials in different years and fungicides there was a significant increase of the growth because of dipping treatments. Because the dipping of the crowns only in water before planting showed effects of a better vitality the fungicide dips should be done directly before planting. The result of this work concerning the quality of asparagus crowns is a constant high crown weight and a fungicide dip just before planting.

Im Mittelpunkt der Arbeit stehen Betrachtungen zur Mobilität von epikutan applizierten ESR-Spinsonden, sowie noch weitgehend ungeklärte Fragen zu den Wechselwirkungen zwischen Liposomen und Haut. Dazu gehört vor allem die Frage nach der Integrität von epikutan applizierten Liposomen. Weiterhin wurden die Auswirkungen von Liposomen auf die Flexibilität der intercorneozytären Lipiddoppelmembranen, die Penetration von ESR-Spinsonden unterschiedlicher Hydro-/Lipophilie, sowie die Mobilität von ESR-Spinsonden in der Haut und die Polarität ihrer Mikroumgebung untersucht. Als wichtigste Ergebnisse der Arbeit sind folgende Punkte zu nennen. Liposomen verlieren nach epikutaner Applikation ihre Integrität und bilden auf dem Stratum corneum einen Lipidfilm aus. Dabei nimmt nicht nur der Dispersitätsgrad der Liposomen sondern auch die Flexibilität ihrer Membranen ab. Entgegen der Erwartung führt die epikutane Applikation von liposomalen Zubereitungen nicht zu einer stärkeren Fluidisierung der intercorneozytären Lipiddoppelmembranen als Phosphatpuffer, wohingegen durch Ölsäure eine deutlich stärkere Fluidisierung erreicht wird. Liposomen mit rigiden Membranen führen zu höheren Spinsondenkonzentrationen in der Haut als Liposomen mit fluiden Membranen, und solche aus partialsynthetischen Lipiden führen zu höheren Konzentrationen als Liposomen aus Sojabohnenphospholipiden. Der Vergleich der Penetration von ESR-Spinsonden in die Haut nach epikutaner Applikation von Liposomen mit der Penetration der Spinsonden aus anderen topischen Zubereitungen zeigt, dass eine generelle Aussage zur Penetrationsförderung durch die Anwendung von Liposomen problematisch ist. Es konnte ein Polaritätsprofil der Mikroumgebung von Spinsonden in der Haut erstellt werden, das belegt, dass die Polarität in der Epidermis geringer ist als in der Dermis. Mit zunehmender Inkubationsdauer konnte ein Anstieg der Polartiät in den Hautproben nachgewiesen werden. Die Anwendung eines durch Freed et al. entwickelten Computerprogramms zur Bestimmung von Rotationskorrelationszeiten sich langsam bewegender Moleküle aus Spektren, die mittels spektral-räumlich aufgelöster ESR-Tomografie erhalten wurden, erlaubt die Erstellung von Viskositätsprofilen der oberen Hautschichten in Abhängigkeit von den epikutan applizierten Zubereitungen. Die Bandbreite der ortsabhängig berechneten Rotationskorrelationszeiten von CAT-1 und TEMPOL in der Haut nach epikutaner Applikation der Spinsonden in Liposomen reicht von 5,94 ns bis 1,97 ns. Dies entspricht einer Viskosität der Mikroumgebung von 118 bis 26 mPas. / The present thesis was focused on the mobility of epicutaneously applied ESR spinprobes and open questions concerning the interactions between liposomes and skin e.g. the integrity of liposomes after epicutaneous application. Additionally the effect of liposomes on the flexibility of lipid membranes in the stratum corneum, the penetration of ESR spinprobes with different hydrophilic / lipophilic properties as well as the mobility and polarity of the microsurrounding of ESR spinprobes in the skin were investigated. The main results of the investigations are mentioned in the following. There will be a loss of integrity of epicutaneously applied liposomes and a lipid film will be formed on the stratum corneum. At the same time the degree of dispersity and the flexibility of their membranes decreases. Contrary to the expectation the application of liposomal formulations does not lead to a stronger fluidity of the lipid membranes of the stratum corneum than the incubation of the samples with phosphate buffer, whereas the incubation with oleic acid results in a substantial increase of the fluidity. The application of ESR spinprobes in liposomes with rigid membranes leads to higher spinprobe concentrations in the skin than with liposomes having fluid membranes. At the same time the application of liposomes made from semi-synthetic lipids leads to higher concentrations of the spinprobe in the skin, than the application of liposomes made from soybean phospholipids. The penetration of spin probes into the skin out of liposomes compared to other topical preparations shows, that a general statement concerning the penetration enhancing effect of liposomes is difficult. On using the ESR tomography a polarity profile of the skin was obtained, showing that the polarity in the epidermis is lower than in the dermis. With increasing incubation time of the skin samples the polarity increases. The application of a computer program, developed by Freed et al. in order to determine rotational correlation times for slowly tumbling molecules, to spectra, obtained from spectral-spatially resolved ESR tomography, allowed the establishment of viscosity profiles for the upper skin layers in dependency on the applied formulations. The range of the calculated rotational correlation times of CAT-1 and TEMPOL in the skin reaches from 5.94 ns to 1.97 ns. This corresponds to a viscosity of the spinprobes microsurrounding from 118 to 26 mPas.

In dieser Arbeit wird unter Verwendung des Su-Schrieffer-Heeger-Modells die Dynamik des einfachsten konjugierten Polymers Trans-Polyacetylen in Mean-Field-Approximation untersucht. Dazu wird erstmalig von einer dimerisierten Peierls-Kette im Grundzustand ausgegangen, die durch einen gaußförmigen Laserpuls angeregt wird. Sowohl bei subresonanter Anregung als auch bei Anregungen hoch im Band bilden sich geladene Solitonpaare mit gemischten Gap-Zuständen, für die ein Phasendiagramm in Abhängigkeit vom Mischungsparameter abgeleitet wird. Diese Zustände werden im Rahmen des Takayama-Lin-Liu-Maki-Modells erfolgreich beschrieben.Um einen Ladungstransfer zwischen benachbarten Ketten zu untersuchen, werden die Rechnungen auf zwei gekoppelte Peierls-Ketten ausgedehnt. In Abhängigkeit von der Kopplungsstärke und der Kettenlänge ergibt sich eine Reihe von Grundzustandskonfigurationen. Bei einer Anregung mit einem transversalen Laserpuls findet ein Ladungstransfer zwischen den beiden Ketten mit einer Frequenz statt, die der doppelten Kopplungsstärke entspricht. Zur Einbeziehung der Coulomb-Wechselwirkung der Pi-Elektronen wird das Pariser-Parr-Pople-Modell verwendet. Durch Anpassung an möglichst viele experimentelle Größen wird ein geeigneter Satz von Modell-Parametern berechnet. Die von der Kette aufgenommene Energie und deren Dynamik werden diskutiert. / In the framework of the Su-Schrieffer-Heeger model the dynamics of the most simple conjugated polymer trans-polyacetylene is investigated in mean field approximation. Starting with a dimerized Peierls chain in the ground state, a femtosecond laser pulse with a gaussian enveloppe is applied. For subresonant and high band excitation charged soliton pairs are created and are related to mixed gap states. For different values of the mixing strength a phase diagram can be drawn. The creation of the mixed gap states can be also explained within the continuum approximation with the Takayama-Lin-Liu-Maki model. In order to investigate charge transfer between two Peierls chains, the calculations are extended to a system with two coupled chains. Different ground state configurations occur, depending on the coupling stength and the chain length. In the case of an excitation perpendicular to the chain axis, a strong charge transfer between the chains is observed. Furthermore the Pariser-Parr-Pople model is used to take into account the Coulomb interaction between the Pi-electrons. A model parameter set can be determined by fitting the experimental values. The energy absorbed by the chain and the soliton dynamics are discussed in this model.

Die Wechselwirkung zwischen Kohlenhydraten und Lektinen ist relativ schwach. Dennoch ist sie in einer Fülle biologischer Prozesse von essentieller Bedeutung. Eine Verstärkung der Bindungsaffinität wird häufig durch Multivalenz, d. h. die Ausbildung mehrerer Bindungen zwischen zwei Bindungspartnern, realisiert. Neben der reinen Anzahl der präsentierten Liganden spielt jedoch auch deren Positionierung im Raum eine große Rolle. In dieser Arbeit wurde ein molekulares Lineal entwickelt, das einen modular aufgebauten PNA/DNA-Duplex als Gerüst nutzt und die Präsentation von Liganden im Raum mit atomarer Auflösung ermöglicht. Die Anzahl der präsentierten Liganden, der Abstand zwischen diesen und die Flexibilität des Gerüsts, das diese verbindet, können einerseits fein moduliert werden und sind andererseits sehr gut vorhersagbar. Mittels diverser Bindungsassays wurde zunächst gezeigt, dass das Werkzeug für die räumliche Rasterung von Kohlenhydrat-Lektin-Wechselwirkungen geeignet ist. Die ermittelten räumlichen Anordnungen der Bindungstaschen von Erythrina cristagalli Lektin (ECL) und Ricinus communis Agglutinin (RCA120) waren in Übereinstimmung mit den Kristallstrukturanalysen. Im Fall von RCA120 wurde neben den primären Bindungstaschen zudem eine potentielle sekundäre Bindungstasche identifiziert. Anschließend wurde das Werkzeug für die räumliche Rasterung eines weniger gut charakterisierten Systems verwendet. Im Detail handelte es sich um die Wechselwirkung zwischen Selektinen und seinen Liganden wie sie während der Leukozytenadhäsionskaskade infolge einer Entzündung auftritt. Als Liganden wurden das natürliche Tetrasaccharid Sialyl-Lewis-X und ein artifizielles DNA-Aptamer präsentiert. Dabei zeigte sich, dass der Abstand zwischen zwei bivalent präsentierten Liganden nur einen geringen Einfluss auf die Bindungsaffinität hatte. Die Selektin-Moleküle besaßen demnach eine hohe Flexibilität und/oder waren nicht absolut starr in der Membran verankert. / The interaction between carbohydrates and lectins is relatively weak. Still, it is of great importance in a plethora of biological processes. An enhancement of the binding affinity is often achieved via multivalency, i.e., the formation of several bonds between two binding partners. Besides the number of presented ligands, their spatial alignment is crucial as well. In this study, a molecular ruler was developed that utilizes a modularly assembled PNA/DNA duplex as scaffold and allows the presentation of ligands in space with atomic resolution. The number of presented ligands, the distance between them, and the flexibility of the scaffold that connects them can be nicely modulated and, at the same time, are very well predictable. By using various binding assays it was first shown that this tool is suitable for the spatial screening of carbohydrate-lectin interactions. The determined spatial alignments of the binding sites of Erythrina cristagalli lectin (ECL) und Ricinus communis agglutinin (RCA120) were in agreement with the crystal structure analyses. In addition to the primary binding sites, a potential secondary binding site was identified in the case of RCA120. Afterwards, the tool was used for the spatial screening of a system that is less well characterized. In detail, this was the interaction between selectin and its ligands as it occurs during the leukocyte adhesion cascade as a result of an inflammation. The natural tetrasaccharide sialyl-Lewis-X as well as an artificial DNA aptamer were presented as ligands. It was found that the distance between two bivalently presented ligands had only a minor effect on the binding affinity. Accordingly, the selectin molecules had a high flexibility and/or were not absolutely rigid anchored in the membrane.

Met und der korrespondierende Ligand HGF/SF sind im hyperproliferativen Epithelium von Hautwunden exprimiert. Aus diesem Grund ist es wahrscheinlich, dass der Rezeptor und sein Ligand in autokriner Weise wechselwirken und wichtige Funktionen für den Heilungsprozess der Haut besitzen. Unter Verwendung der Keratin 14 Cre-Rekombinase konnte ein „Knockout“ des Met-Rezeptors spezifisch in der Epidermis erzielt werden. In der Tat zeigten die Ergebnisse, dass Met für die Re-epithelisierung in Wundschlussprozessen essentiell ist, da in den an der Wundheilung beteiligten Keratinozyten keine Rekombination des Met-Gens stattgefunden hat. In Met-Mausmutanten war der Wundschlussprozess verlangsamt, denn er erfolgte ausschließlich durch wenige Keratinozyten, in denen die Cre-Rekombinase keine Rekombination bewirkte. Met konnte als erstes Gen identifiziert werden, das absolut erforderlich für Re epithelisierungsprozesse von Wunden ist. Diese Arbeit trägt daher wesentlich zum Verständnis der Regulation von Wundheilungsprozessen bei. / Met and its ligand, HGF/SF are expressed in the hyperproliferative epithelium of the wound. This suggests that receptor and ligand may act in an autocrine manner to promote wound healing in the skin. Using Keratin 14 cre recombinase, Met receptor was specifically knockout in the epidermis. In this way, it was demonstrated that Met receptor is essential for wound healing process and that keratinocytes, which contributed to the wound closure were Met-postitive. In the Met mutant mice, wound closure was slightly attenuated, but occurred exclusively by a few keratinocytes that had escaped recombination. Met is therefore the fist gene, which is absolutely required for re-epithelialization of the wound. This finding is fundamental for understanding the regulation of wound healing process.

Die Familie der ErbB-Rezeptor-Tyrosinkinasen besteht aus vier Mitgliedern, dem EGF-Rezeptor (ErbB-1), ErbB-2, ErbB-3 und ErbB-4. ErbB-Rezeptoren spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des Nervensystems, des Herzens und der Brustdrüsen. Ein Teil dieser Differenzierungsvorgänge läßt sich in vitro nachvollziehen: so ist zum Beispiel die Aktivierung des ErbB-2 Rezeptors ausreichend für alveoläre Morphogenese der Brustdrüsenepithelzellinie EpH4. Intrazelluläre Moleküle, die dieses ErbB2-Signal übertragen, sind allerdings noch unbekannt. Mit Hilfe eines neuen, modifizierten Hefe-2-Hybrid-Systems wurde in der vorliegenden Arbeit Vav2 als neuer Interaktionspartner von ErbB-2 identifiziert. Vav2 assoziiert mit aktiviertem ErbB-2 über eine SH2-Domäne. Die Interaktion ist direkt und ist von zwei Phosphotyrosinen in ErbB-2 abhängig. Vav2 kann den GDP/GTP-Austausch bei GTPasen der Rho-Familie vermitteln. Dadurch kann der Umbau des Zytoskeletts und Veränderungen der Transkription sowie Zelltransformation induziert werden. In einem dreidimensionalen Zellkultursystem kann aktiviertes Vav2 in EpH4 Zellen die Bildung von alveolären Zellaggregaten induzieren. In diesen Alveolen umgibt eine Schicht polarisierter milchproduzierender Zellen ein zentrales Lumen. Diese Vav2-vermittelte Morphogenese ist abhängig von der katalytischen GDP/GTP-Austausch Aktivität von Vav2. Katalytisch-inaktives Vav2 kann die morphogenetische Aktivität von ErbB-2 in EpH4-Zellen verhindern, ohne die mitogene Aktivität von ErbB-2 zu beeinflussen. Vav2 ist mit ErbB-2 coexprimiert und interagiert mit dem Rezeptor in Brustdrüsenzellen schwangerer Mäuse. Diese Untersuchungen deuten darauf hin, dass Vav2 eine wichtige Funktion bei der durch ErbB-2 induzierten alveolären Morphogenese der Brustdrüse spielt. / The ErbB receptor tyrosine kinases constitute a subfamily of four structurally related members, the EGF receptor (ErbB-1), ErbB-2, ErbB-3 and ErbB-4. ErbB receptor tyrosine kinases are critical for embryonic development of central and peripheral neural structures and heart. In addition, ErbB receptors play an important role in the postnatal development of the mammary gland. Previous studies showed that activated ErbB-2 receptor induces alveolar morphogenesis of EpH4 mammary epithelial cells that are cultured on a three-dimensional matrix (termed Matrigel). However, the downstream signaling proteins that mediate this biological activity of ErbB-2 were unknown. In this work, Vav2 was identified as a direct interaction partner of tyrosine-phosphorylated ErbB receptors using the yeast two-hybrid system. Vav2 is a member of a family of guanine nucleotide exchange factors that induce cytoskeletal rearrangements, transcriptional alterations, and have oncogenic potential when activated. To test the ability of Vav2 to mediate morphogenic signals of ErbB-2, EpH4 cells overexpressing Vav2 protein were cultured on Matrigel. Indeed, Vav2 induces alveolar morphogenesis of EpH4 cells when activated either by oncogenic mutation or tyrosine phosphorylation by ErbB-2. The morphogenic activity of Vav2 requires the Dbl homology domain, which mediates GDP/GTP exchange. Dominant-negative Vav2 specifically blocks the morphogenic signals of ErbB-2 in EpH4 cells without interfering with ErbB2-induced mitogenesis. Importantly, Vav2 is co-expressed and interacts with ErbB-2 in the mammary glands of pregnant mice. Taken together, these results point to Vav2 as a candidate to mediate ErbB-2 signals for alveolar morphogenesis in vivo, which is a relevant step in the development of the mammary gland during pregnancy.

Bacillus amyloliquefaciens FZB42 besitzt einen beeindruckenden Effekt zur Verbesserung des Pflanzenwachstums. Um die Mechanismen, vor allem auf molekularer Ebene, zu verstehen, wurde das komplette Genom von FZB42 in dieser Arbeit sequenziert. Abwesenheit von der weit verbreiteten Phagen-verwandten Genen im Genom von B. subtilis 168, der in enger Verwandtschaft zum FZB42 steht, ist ein besonderes Merkmal. Dagegen enthält das Genom von FZB42 viele DNA-Inseln, in denen unikale Gene in FZB42 als Cluster gefunden wurden. Viele Gene, die möglicherweise zur Pflanzenwachstumsförderung beitragen, wurden in dieser Arbeit identifiziert. B. amyloliquefaciens FZB42 ist natürlich kompetent. Das kompetente Stadium in FZB42 kommt früher als in B. subtilis 168, nämlich während der späten exponentiellen Wachstumsphase. Das FZB42-Genom enthält den kompletten Satz von Genen, die für die Entwicklung der genetischen Kompetenz nötig sind. Ausgenommen von Gene für Quorum-Sensing-System ist die Mehrzahl der Kompetenz-Gene von FZB42 sehr ähnlich zu denen in B. subtilis 168. Das FZB42 Genom birgt ein enormes Potential zur Produktion von sekundären Metaboliten. Genetische Manipulationen wurden durchgeführt, um die Funktionen der trans-AT Domänen und der Modifikationsdomänen in den PKS-Gen-Clustern zu erklären. Mit Ausnahme von fünf Gen-Clustern in B. subtilis 168 (Surfactin, Fengycin, Bacillibactin, Bacillaene und Bacilysin), sind Bacillomycin D, Difficidin, Macrolactin und ein hypothetisches Tripeptid einzigartig im Genom der FZB42. FZB42 kann kein bekanntes ribosomal synthetisiertes Bacteriocin produzieren kann. Gleichzeitig beinhaltet sein Genom ein Gen-Cluster, das wahrscheinlich für die Produktion eines neuartigen Bacteriocins verantwortlich ist. Die eindrucksvolle genetische Kapazität zur Herstellung von antagonistischen sekundären Metaboliten ermöglicht es FZB42, nicht nur erfolgreich neben konkurrierenden Organismen innerhalb seiner natürlichen Umgebung zu überleben, sondern auch Pflanzen gegen pathogene Bakterien und Pilze zu schützen. / Bacillus amyloliquefaciens FZB42 has an impressive effect to improve plant growth. In order to understand the mechanisms, especially at the molecular biological level, the whole genome of FZB42 was sequenced in this work. The absence of extended phage insertions which are typical for the closely related B. subtilis 168 genome is a particular feature. On the other hand, several DNA islands where unique genes in FZB42 were found clustered. Many candidate genes that may contribute to the plant growth promotion were identified in this works. B. amyloliquefaciens FZB42 is naturally competent. FZB42 exhibited its maximal competence earlier than B. subtilis, during late exponential growth. Not surprisingly, the FZB42 genome harbors the complete set of genes necessary for development of genetic competence. The majority of competence genes are highly homologous to their counterparts in B. subtilis 168, excluded from genes for the quorum-sensing system. The FZB42 genome harbors enormous potential for producing secondary metabolites. Genetic manipulation was carried out to investigate the trans-AT domains and some modification domains in the pks gene clusters. With the exception of five gene clusters in B. subtilis 168 (Surfactin, Fengycin, Bacillibactin, Bacillaene and Bacilysin), Bacillomycin D, Difficidin, Macrolactin and a hypothetical tripeptide are unique in the genome of the FZB42. A remarkable feature of the FZB42 genome is that it does not produce any known ribosomally synthesized bacteriocin, whereas a gene cluster probably responsible for production of a new bacteriocin was identified in this work. The impressive genetic capacity to produce antagonistic acting secondary metabolites not only enables FZB42 to cope successfully with competing organisms within its natural environment, but also to protect plants from pathogenic bacteria and fungi.

Wie Menschen von anderen lernen und wann es adaptiv-rational ist sich auf soziales Lernen zu verlassen sind wichtige Fragen in vielen Disziplinen einschließlich der Psychologie, der Biologie, der Anthropologie und den Wirtschaftswissenschaften. Trotz der geteilten Interessen dieser Disziplinen sind viele der vorhandenen Resultate voneinander isoliert und oft nicht vergleichbar, teilweise weil es der Forschung zum sozialen Lernen immer noch eines theoretischen Rahmens fehlt, welcher die gewonnen Erkenntnisse vergleichbar machen würde sowie erklären würde warum unterschiedliche Strategien in Abhängigkeit vom sozialen Kontext erfolgreich sind oder nicht. In meiner Arbeit schlage ich einen solchen theoretischen Rahmen vor, welcher sich auf der Forschung zur ökologischen Rationalität gründet. Ich benutze den theoretischen Rahmen der ökologischen Rationalität sozialen Lernens, um drei Fragen zu beantworten: i) Wie können soziale Lernstrategien als kognitiv plausible Strategien modelliert werden, die auf drei einfachen Building Blocks beruhen (Such-, Stopp- und Entscheidungsregeln), ii) was sind die wichtigsten Faktoren von sozialen Umwelten und Problemumwelten, in denen soziales Lernen stattfindet und iii) wie interagieren soziale Lernstrategien, die auf unterschiedlichen Building Blocks beruhen, mit der Struktur von Umwelten, um unterschiedliche Erfolgsniveaus zu erreichen. Indem ich diese drei Fragen adressiere, erarbeite ich die Bedingungen unter denen unterschiedlichen Strategien adaptiv-rational sind und erkläre wie unterschiedlichen Strategien in bestimmten Umwelten erfolgreich sind. Jedes der Kapitel behandelt eine wichtige alltägliche soziale Lernsituation, identifiziert die Schlüsselcharakteristiken der Situation und demonstriert wie die Building Blocks des sozialen Lernens mit diesen Umweltstrukturen interagieren, um unterschiedliche Erfolgsniveaus zu erreichen. / How people learn from others and when it is adaptive to rely on social learning have been major questions in several disciplines including psychology, biology, anthropology and economics. Despite the shared interest of these diverse fields, many of the results remain isolated and are often incomparable, in part because the study of social learning still lacks a general theoretical framework that would make results comparable or explain why different strategies perform well in different contexts. In this thesis I propose such a framework that is grounded in the study of ecological rationality. I use this frame- work to explore three primary questions: i) how can social learning strategies be modeled as cognitively plausible strategies composed of simple building blocks (search, stopping and decision rules), ii) what are key characteristics of social and task environments in which social learning takes place, and iii) how do social learning strategies composed of different building blocks interact with the structure of the environment to produce different levels of success. Through addressing these three questions I map out the conditions under which different strategies are adaptive and explain how the building blocks of different strategies contribute to their performance in certain environments. The thesis focuses on three representative classes of social learning strategies, namely, frequency-dependent, payoff-biased, and unbiased copying. Different chapters focus on important everyday social learning settings, identify key environmental characteristics defining the setting and demonstrate how the building blocks of social learning strategies interact with these environmental structures to produce different outcomes.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neuartiges 3D Fluoreszenz Mikroskop, OMX gennant, entworfen und gebaut. Ein umfassender Design-Neuansatz erlaubt es den neuen Anforderungen der aktuellen Biologie bezüglich erhöhter Auflösung in Zeit und Raum Rechnung zu tragen. Mit Ausnahme vom Auflegen des Objektträgers sind alle Aspekte des Mikroskops Computer-gesteuert. Einen Großteil der Software floß in ein neues, eigenständiges Open-Source Projekt ein. Es erlaubt die Verarbeitung sehr großer, mehrdimensionaler Bilddaten, und die Entwicklung neuartiger Algorithmen in einer flexiblen Oberfläche. OMX hat zwei Betriebsarten: Im ersten Modus können bis zu 100 Bilder pro Sekunde mit optischer Auflösung in mehreren Farbkanälen aufgenommen werden. Dies entspricht etwa 10 3D Bildern pro Sekunde. Im zweiten Modus können mit der Structured Illumination Mikroskopie fixierte Präparate mit eine Auflösung unterhalb des Abbe-Limits untersucht werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit, stelle ich erste Forschungsergebnisse von OMX vor. Drosophila X-chromosomen markiert mit GFP-MSL3 wurden in situ im sub-Sekunden Bereich beobachtet. Mit Hilfe neuentwickelter Algorithmen konnte ich die Chromosomendynamik analysieren. Das Falten und Entfalten von Bereichen eines Chromosoms wurde als Funktion der Zeit darstellen. Chromosomenstrukturen wurden mit Hilfe der SIM an fixierten primären embryonalen Kulturen untersucht. Unterstrukturen von 100-200nm sind erkennenbar. Viele Bilder zeigen eine DNA-reiche Hülle die einen DNA-armen Chromosomenkern umgibt. Ausserdem habe ich polytäne Chromosomen mit SIM aufgenommen. Bandstrukturen zeigen sich mit deutlich erhöhter Detailklarheit, und Längsfasern sind sichtbar, die ansonsten nur vom Elektronenmikroskop her bekannt sind. Als weiteres Beispiel der verbesserten Auflösungsfähigkeit habe ich Kernporen untersucht. In mit DAPI gefärbten Mauszellen zeigen diese sich als dunkle Punkte mit einer Größe von etwa 120nm. / A novel fluorescence 3D wide-field light microscope called OMX, was designed and implemented. The novel design addresses improved speed and resolution requirements of current biology research. After designing and building the microscope body I designed and implemented the needed computer software for the eight computers required to operate OMX. Over the course of the project I also designed and implemented a new Open-Source software platform for algorithm development and image analysis. It focuses on very large multi-dimensional image data handling and visualization in general. OMX can operate in two modes: In the first mode a live specimen can be observed at optical resolution (approx. 250nm) at speeds up to 100 sections per second simultaneously in multiple wavelength channels. This equals about 10 3D images per second. The second mode is for observing fixed preparations at resolutions below the Abbe diffraction limit using Structured Illumination Microscopy (SIM). This produces 3D volumetric image data with lateral resolution near 100nm and axial resolution of about 200nm. In the second part of this thesis I show first results achieved using the OMX microscope. Chromosome dynamics was analyzed using various newly developed image analysis algorithms. Sub-second motion was observed for in situ Drosophila X-chromosomes tagged with GFP-MSL3. Parts of the chromosome can be traced within the nucleus and time-series data shows its folding and unfolding as a function of time. Chromosome structure was imaged using SIM on formaldehyde fixed primary embryonic cultures stained with DAPI. Features of the sub-structure with sizes around 100-200nm were apparent. Many chromosomes show an outer layer along the chromatin axis appearing persistently denser in DNA than the central core. Polytene chromosomes were imaged using SIM. Band patterns are visible in much more detail than in conventional deconvolution microscopy and longitudinal fibers known only from electron microscopy were visible.