Der Bericht zum Mehrländerprojekt »Erarbeitung von Strategien zur Verbesserung der Stabilität und Nutzungsdauer in der Sauenhaltung Mitteldeutschlands« gliedert sich in die Teilthemen: - Verbesserung der Stabilität von Gesundheit und Fruchtbarkeit in der Sauenhaltung (Sachsen) - Identifizierung von Genomvarianten mit Einfluss auf die Wurfgröße beim Schwein (Sachsen) - Möglichkeit zur markergestützten Selektion auf Fruchtbarkeit (Thüringen) - Phänotypische Analyse der Nutzungsdauer in der Sauenhaltung (Sachsen-Anhalt) Beteiligt am Mehrländerprojekt sind das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, die Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft und die Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau Sachsen-Anhalt.

Univ., Diss (Nicht für den Austausch)--Bielefeld, 2005.

Zugl.: Duisburg, Essen, Universiẗat, Diss., 2008.

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Ectotherms are living creatures whose body temperature varies with the environment in which they live. Their physiology and metabolism have to rapidly respond to environmental changes in order to stay viable at across their tolerable thermal range (Lithgow et al. 1994). In nematodes such as Caenorhabditis elegans, temperature is an important factor that defines the fertility of the worm. A feature that delimits an ectotherm’s thermal range is the maximum temperature at which its germ line can produce gametes. How germ cells withstand high environmental stressors such as limiting temperatures is not well understood, especially when considering the thermodynamical principles that dominate the biochemical processes of the cytoplasm (Hyman and Brangwynne 2011). Previous studies in C. elegans have shown that the thermodynamic effects of temperature on the cell cycle rate in nematodes follows an Arrhenius relationship and defines the thermal range where worms can be fertile. At the limits of this relationship a breakdown of the Arrhenius trend is observed (Begasse et al. 2015a). It was hypothesized that some type of discontinuous phase transition occurred in the embryonic cells of C. elegans (Begasse et al 2015). However, it remains unknown if there is the physiological link between a drop off in fertility and the embryonic breakdown of the Arrhenius trend. This work finds the link between a temperature driven phase separation of P granules and fertility. P granules are important for germ line development and the fertility of C. elegans (Kawasaki et al. 1998b). Here it is shown that P granules mix with the cytoplasm upon a temperature quench of 27ºC to T=18ºC and de-mix from the cytoplasm forming droplets upon a temperature downshift of temperature from 18ºC to 27ºC. P granules also show a reversible behavior mixing and de-mixing with changes in temperature in vivo, having a strong dependence of these liquid-like compartments with entropy. These results were further confirmed using a minimally reconstituted, in vitro P granule system and showed that PGL-3, a constitutive component of P granules, can phase separate and form liquid compartments in a similar way as happens in vivo. Additionally, here it is shown that P granule phase separation does not require the chemical activity of other cytoplasmic factors to drive the phase separation of compartments in vivo and in vitro, instead their formation is strongly driven to mix and de-mix with changes in temperature. Furthermore, a binary phase diagram was constructed in order to compare the response of P granules in vivo and in vitro, showing that P granules form and function as a temperature driven liquid phaseseparation. Altogether, this indicates that P granules in vivo and PGL-3 liquid-like compartments in vitro, share the same temperature of mixing and de-mixing which coincides with the fertile temperature range over which Caenorhabditis elegans can reproduce. This suggests that P granule phase separation could define the thermal range of the worm.:Table of Contents 1. Abstract 2. Introduction 2 . 1 . CYTOPLASMIC ORGANIZAT ION 2 . 2 . CYTOPLASMIC PHASE SEPARATIONS 2 . 3 . P GRANULES RESEMBLE L IQUID- L IKE PROPERTI ES 2 . 4 . PHASE CHANGES AND THE CELL CYCLE 3. Aim 4. Methods 4 . 1 . STRAINS 4 . 2 . TEMPERATURE CONTROL 4.2.1. HEATING/COOLING SETUP DEVELOPMENT AND MICROSCOPE STAGE 4.2.2. CONFOCAL SAMPLE HOLDER AND HEATING/COOLING DEVICE 4.2.3. SAMPLE PREPARATION 4.2.4. TEMPERATURE OF THE MICROSCOPE OBJECTIVE 4 . 3 . IN VI VO ASSAYS 4 . 4 . IN VI TRO ASSAY 5. Results 5 . 1 . TEMPERATURE AND P GRANULE PHASE SEPARATION 5 . 2 . P GRANULES ARE TEMPERATURE SENSITIVE COMPARTMENTS 5 . 3 . P GRANULES MIX WITH THE CYTOPLASM AT 27ºC 5 . 4 . P GRANULES DO NOT NEED THE INFLUENCE OF PPTR- 1 TO FORM DROPLETS 5 . 5 . P GRANULES REVERSIBLY MIX AND DE-MIX IN VIVO 5 . 6 . PGL- 3 GRANULES PHASE SEPARATE IN V ITRO AT PHYSIOLOGICAL CONDITIONS 5 . 7 . P GRANULE PHASE SEPARATION IS REVERSIBLE IN VI VO AND IN VI TRO 5 . 8 . AN IN V ITRO PHASE DIAGRAM TO COMPARE THE THERMAL L IMITS OF P GRANULES IN V IVO 6. Discussion 6 . 1 . P GRANULES MIX AND DE-MIX IN A REVERSIBLE MANNER 6 . 2 . CONCENTRATION AND THE SPATIAL CONTROL OF P GRANULES 6 . 3 . THE ROLE OF OTHER CHEMICAL REGULATORS 6 . 4 . ECOLOGICAL RELEVANCE OF P GRANULE PHASE SEPARATION 7. Concluding Remarks 8. Bibliography

In 19 sächsischen Milchviehbetrieben wurden im Feldversuch spermatologische Parameter sowie Trächtigkeits- und Abkalbeergebnisse ermittelt. Das Tiefgefriersperma wurde in fünf unterschiedlichen Aufbereitungen nach einem definierten Versuchsdesign hergestellt und eingesetzt. Dabei wurde geschlechtsspezifisch differenziertes (gesextes) Sperma im Vergleich zu nicht gesextem in Verbindung mit unterschiedlichen Verdünnervarianten, u.a. Sexcess®, genutzt. Bei Einsatz von gesextem Sperma mit Verdünner Sexcess® wurden Trächtigkeitsraten über 60 % und im Abkalbeergebnis 90 % weibliche Kälber erreicht. Bei nicht gesextem Sperma konnten mit Sexcess® bei deutlich verringerten Spermakonzentrationen gute Besamungsergebnisse erzielt werden.

Bei 50 Milchkühen des Lehr- und Versuchsgutes in Köllitsch/Sachsen wurden der Brunstzyklus, insbesondere die Ovaraktivität und der Progesterongehalt in der Milch untersucht. Zur Bestimmung des Progesterongehaltes wurde ein neuer Analyseautomat für den Betrieb unter Stallbedingungen eingesetzt. Getestet wurden die Analysegenauigkeit des Progesteron-Schnelltests im Vergleich zu den Brunstmerkmalen und Ovarbefunden sowie zu den im Referenzlabor untersuchten Milchproben, das Handling und die Funktionssicherheit. In verschiedenen Auswertungsmodellen konnte die Sensitivität bzw. Spezifität für die Brunsterkennung auf 85,4 % bzw. 100 % gesteigert werden. Mit dem Progesteron-Schnelltest wurden insgesamt 100 % der tragenden und 95 % der nicht tragenden Tiere frühzeitig erkannt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Einsatz von on-farm-Analysegeräten zur Bestimmung des Progesterongehaltes in der Milch ein nützliches Hilfsmittel für das Fruchtbarkeitsmanagement in Problemherden oder in größeren Beständen sein kann. Ab einer Verkürzung der Zwischentragezeit um fünf Tage hat sich die Investition amortisiert.

Der Bericht zum Mehrländerprojekt »Erarbeitung von Strategien zur Verbesserung der Stabilität und Nutzungsdauer in der Sauenhaltung Mitteldeutschlands« gliedert sich in die Teilthemen: - Verbesserung der Stabilität von Gesundheit und Fruchtbarkeit in der Sauenhaltung (Sachsen) - Identifizierung von Genomvarianten mit Einfluss auf die Wurfgröße beim Schwein (Sachsen) - Möglichkeit zur markergestützten Selektion auf Fruchtbarkeit (Thüringen) - Phänotypische Analyse der Nutzungsdauer in der Sauenhaltung (Sachsen-Anhalt) Beteiligt am Mehrländerprojekt sind das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, die Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft und die Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau Sachsen-Anhalt.

Zur Früherkennung von Fruchtbarkeitsstörungen und Eutererkrankungen beim Milchrind wurden Modelle erarbeitet, um Zwischentragezeiten bzw. Mastitiserkrankungen vorhersagen zu können. Die Früherkennung basierte auf den anfallenden Informationen rund um das Management einer sächsischen Milchviehherde. Im Fruchtbarkeitsmodell konnten hohe Sensitivitäten bei Fehlerraten um 20 Prozent erreicht werden. Im Eutererkrankungsmodell lagen die Fehlerraten bei über 50 Prozent. Daher sind die Frühwarnsysteme noch nicht praxisreif.

Bei den Fleischrinderrassen Angus, Fleckvieh und Limousin wurde untersucht, inwieweit Rasseunterschiede und biotechnische Verfahren den Erfolg der Künstlichen Besamung (KB) beeinflussen. Im Ergebnis sollen optimale Zeitspannen für die KB nach verschiedenen Hormonapplikationen abgeleitet werden. Bei 40 von insgesamt 88 besamten Tieren konnten mittels Ultraschalluntersuchung 34 Tage nach der KB Trächtigkeiten nachgewiesen werden. Der Besamungserfolg war bei Kühen etwas größer als bei Färsen, bei Fleckvieh etwas geringer als bei den anderen Rassen. Bei Tieren, deren Gelbkörper zum Zeitpunkt der PGF2α-Gabe einen Hohlraum aufweist, sollte die anschließende KB nur bei guter Brunstsymptomatik stattfinden. Hinsichtlich des KB-Termins erscheint eine Besamung bei gleichzeitiger GnRH-Gabe 68 bis 70 Stunden nach PGF2α-Injektion am sinnvollsten. Die Zeitspanne zwischen PGF2α-Injektion und Ovulation lag im Mittel bei 85 Stunden.