Abstract Changes in climate will impose abiotic stress on plant species, and eventually affect their distributional range. This is a particular challenge especially to tree species with long generation times and slow rates of evolution. In the boreal zone, most of these species also hold high economic value. The aim of the study was to enhance understanding of the abiotic stress coping strategies of Scots pine (Pinus sylvestris L.) in its vulnerable early growth phase. In particular, the study evaluates the role of polyamine (PA) metabolism of Scots pine under abiotic stress. Polyamines (PAs) are small, ubiquitous nitrogenous compounds involved in fundamental biological processes of plants such as growth, organogenesis, embryogenesis and abiotic and biotic stress defence. The effects of different water availabilities and spring frost temperatures on shoots and roots of young seedlings were investigated in two growth chamber experiments. Proembryogenic liquid cell culture system was established and used as a controllable platform. Effects of polyethylene glycol (PEG) induced osmotic stress was investigated at the cellular level in liquid cultures. Responses to treatments were evaluated by quantifying changes in the expression of PA metabolism, stress, cell death and cell division -related genes, metabolite concentrations, as well as stress-induced physiology and morphology. The results revealed that PA metabolism is tissue specific and strictly regulated. Drought stress induced the accumulation of putrescine (Put) in photosynthesizing tissues, whereas the prime response to spring frost was a reorganization of root growth. Generally, drought and osmotic stress decreased the expression of PA catabolizing genes, leading to consistent PA levels in tissues even under severe stress. To conclude, PAs have a protective role in maintaining the growth and development of pine tissues subjected to abiotic stress. / Tiivistelmä Ilmastonmuutos vaikuttaa eri kasvilajien levinneisyyteen. Nopeasti muuttuva ilmasto on haaste erityisesti metsäpuulajeille, jotka pitkän sukupolvenvälin takia kehittyvät evolutiivisesti hitaasti. Erilaisten ympäristötekijöiden aiheuttamien puolustusaineenvaihdunnan muutosten tunteminen metsäpuilla on tulevaisuuden kannalta myös taloudellisesti tärkeää. Työn tavoitteena oli selvittää millainen merkitys polyamiineilla on metsämännyn (Pinus sylvestris L.) abioottisessa stressivasteessa. Polyamiinit (PAt) ovat pienimolekyylisiä typpiyhdisteitä, joiden tiedetään olevan mukana solujen perusaineenvaihdunnassa, kasvien kasvussa ja kehityksessä ja stressivasteissa. Tutkimus koostuu kolmesta kokeesta, joissa selvitettiin PA aineenvaihduntaa osana männyn taimien ja erilaistumattomien somaattisista alkioista peräisin olevien soluviljelmien stressivasteita. Kahdessa kokeellisessa tutkimuksessa männyn sirkkataimia altistettiin erilaisille kasvualustan vesipitoisuuksille ja keväthallan lämpötilaolosuhteille. Kolmannessa kokeessa PA aineenvaihdunnan reagointia osmoottiseen stressiin tutkittiin erilaistumattomissa somaattisissa epäkypsissä männyn alkiosta peräisin olevissa solukoissa kontrolloidussa nesteviljely-ympäristössä. Tutkimuksessa tarkastelin PA aineenvaihduntaa säätelevien geenien ilmenemistä ja PA pitoisuuksien muutoksia suhteessa kasvuun, kehitykseen ja stressissä indusoituvien geenien ilmenemiseen. Tulokset osoittavat, että PA aineenvaihdunta on tiukasti säädeltyä erilaisissa solukoissa. Taimien yhteyttävät solukot kerryttivät putreskiinia (Put) kuivuudessa. Ensimmäiset vasteet keväthallaolosuhteisiin havaittiin muutoksena juurten kasvun säätelyssä. Sekä kuivuus että osmoottinen stressi laskevat PA hajottavien geenien ilmenemistä, mikä on metsämännyn tapa ylläpitää tasaiset PA pitoisuudet solukoissa stressitekijöistä huolimatta. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että PA aineenvaihdunta on tärkeä metsämännyn kasvun ja kehityksen kannalta.

Abstract To date, plant endophytic bacteria have mainly been studied in roots of crop plants. However, shoot-associated endophytes are less diverse than root-associated ones. Hence, endophytic bacteria of plant shoots evolved different traits, than root colonizers, especially with types of host tissues infected and patterns of growth and development. This study found Methylobacterium extorquens colonized pine seedlings similarly to stem-colonizing rhizobia of other plants. M. extorquens DSM13060 was isolated from meristematic cells in shoot tip cultures of Scots pine (Pinus sylvestris L.). M. extorquens infected the plant stem through epidermis or stomatal apertures, forming infection pockets in the root and stem epidermis, or cortex. Post-infection, thread-like infection structures passed through the endoderm, invading vascular tissues. This led to systemic colonization of above and below ground-parts, observed in in vitro grown Scots pine. A novel mechanism enabling development of endophyte-host symbiosis is discovered within the M. extorquens – Scots pine model. This mechanism involves ability of M. extorquens to produce polyhydroxybutyrates (PHB) to protect itself from host-induced oxidative stress during infection. Upon initial colonization on the host surface, M. extorquens DSM13060 consumes methanol as a carbon source, using it to biosynthesize PHB. PHB are then degraded, upon host infection, by PHB depolymerases (PhaZ) to yield methyl-esterified 3-hydroxybutyrate oligomers. These oligomers have substantial antioxidant activity towards host-induced oxidative stress, enabling the bacterium to bypass host defenses and colonize further tissues. The bacteria can also store PHBs for future protection. The capacity for PHB production and, thus, protection from oxidative stress, is discovered in a wide taxonomic range of bacteria. This study also shows meristematic endophytes are important in growth and development of their hosts. Unlike many bacterial root endophytes, M. extorquens DSM13060 does not induce plant growth through hormones. However, this bacterium can colonize the interior of living host cells, where it aggregates around the nucleus of the host plant. M. extorquens DSM13060 genome encodes nucleomodulins, eukaryotic-like transcription factors, which may intervene in host transcription and metabolism. / Tiivistelmä Kasvin sisällä elävien endofyyttisten bakteerien tutkimus on perinteisesti keskittynyt viljelykasveihin ja niiden juuristoon. Kasvien maanpäällisissä versoissa elävät endofyytit eroavat merkittävästi juuriston bakteereista lajirikkauden suhteen. Versoissa eläville bakteereille on todennäköisesti kehittynyt erilaisia sopeumia kuin juuriston endofyyttilajeille. Endofyyttinen Methylobacterium extorquens DSM13060 elää männyn silmujen kasvusolukossa lisäten isäntäkasvin kasvua. Tässä tutkimuksessa M. extorquens –bakteerin todettiin siirtyvän männyn taimiin samoja mekanismeja käyttäen kuin Rhizobium –suvun typensitojabakteerit. Metylobakteeri tunkeutui isäntäkasviin aktiivisesti soluseinien läpi tai varren ilmarakojen kautta muodostaen mikropesäkkeitä juuren ja varren pinnoille, sekä infektiotaskuja kuorisolukkoon. Bakteeri eteni infektiolankojen avulla endodermin ohi johtosolukoihin, mikä mahdollisti bakteerin siirtymisen muualle taimeen. M. extorquens käytti kasvin pinnalla runsaana olevaa metanolia hiilenlähteenään, varastoiden sen solujen sisäiseksi polyhydroksibutyraatti (PHB) polymeeriksi. Infektion myöhemmissä vaiheissa bakteeri hajotti varastoidun polymeerin PHB-depolymeraasientsyymien (PhaZ) avulla lyhyiksi rasvahappoketjuiksi. Nämä metyloidut 3-hydroksibutyraatin oligomeerit suojasivat bakteeria isäntäkasvin puolustuksen tuottamilta happiradikaaleilta mahdollistaen infektion etenemisen. Tutkimuksessa saatujen tulosten perusteella endofyytin solunsisäinen energiavarasto, PHB, toimii pelkistävänä varastona ympäristön hapettavaa stressiä vastaan. Löytö osoitti uudenlaisen antioksidatiivisen puolustumekanismin, joka on levinnyt laajalle bakteerikunnassa ja liittyy yleisesti bakteerien kykyyn sietää vaikeita olosuhteita. Toisin kuin useat juurissa elävät bakteeriendofyytit, M. extorquens ei lisää isäntäkasvin kasvua tuottamalla kasvihormoneja. Bakteeri kykenee elämään männyn elävien solujen sisällä tumien läheisyydessä. M. extorquens DSM13060 genomi sisältääkin useita geenejä, jotka koodaavat nukleomoduliineja, eukaryoottisolujen säätylytekijöiden kaltaisia entsyymejä, joiden avulla bakteeri todennäköisesti vaikuttaa isäntäkasvin aineenvaihduntaan. Vastaavaa vaikutusmekanismia ei ole aikaisemmin kuvattu endofyyteillä. Tutkimus korostaa aiemmin tuntemattomien meristemaattisten bakteeriendofyyttien merkitystä isäntäkasvin kasvussa ja erilaistumisessa.

The aim of this diploma thesis is a proposal of a methodology used for an assessment of the measure of defoliation based on the multispectral satellite images from missions Landsat and Sentinel-2. The first part of the thesis is dedicated to the introduction of the problematics of remote sensing using multispectral sensors and the basics of research into forest vegetation. Following on this part, there is a chapter considering possibilities of monitoring defoliation using resources of remote sensing, and the closely connected problematics of the health condition of forest vegetation. After that comes a description of the used data (the satellite images and the data of ground investigation by VÚLHM) and logically compounded process of transformation of the data from satellite images on the levels of defoliation. Outcomes of the thesis include analysis of the ability of single spectral bands and vegetation indices to predict defoliation of Norway spurce (Picea abeis) and Scots pine (Pius sylvestris) vegetation. The assessment of the measure of defoliation is demonstrated on single band in near-infrared region with used of linear regression model.

Národy bez státu jsou celosvětovou mezinárodní problematikou, jejichž úsilí může budoucnosti signifikantně pozměnit politickou mapu světa. Ačkoliv evropské hranice, a především ty západoevropské zůstávají v posledních letech neměnné, tak i v unie můžeme nalézt mnoho případů takzvaných národů bez státu. Procesy utváření národní identity jednotlivých zkoumaných národů, jejich společná historie, geografické a socioekonomické aspekty či institucionální a stranické systémy, to vše je zahrnuto této diplomové práci zkoumám konkrétní případy za pomoci teoretických konceptů širokého spektra odborníků. V první řadě bylo nezbytné definovat pojem národ spojené termíny, jako například nacionalismus. Mezi další studované koncepty patří stát, právo na sebeurčení, regionalismus a secesionismus. Jednotlivé teoretické bloky jsou poté využity v případových studiích, které se zabývají výše zmíněnými příp Konkrétní případové studie jednotlivých národů spadajících do států v druhé části práce. Každý národ je zkoumán samostatně a obsahuje vlastní závěry. Hlavním úkolem je nalézt secesionistický potenciál jednotlivých národů a vytvořit určitou predikci možného dělení evropských států. V závěrečné části práce proběhne komparace podobností a odlišností jednotlivých případů, načež je zakončena již zmíněnou

Die exponierten Sandstein-Felsriffe im Nationalpark Sächsische Schweiz stellen einen Waldgrenzstandort dar. Erkenntnisse über das Baumwachstum unter diesen nährstoffarmen und trockenen Bedingungen können dazu beitragen, die Reaktionen normaler Bestände auf mögliche Klimaveränderungen besser vorherzusagen. Für die vorliegende Arbeit erfolgte die Anlage von insgesamt zwölf Versuchsflächen in den zwei Teilgebieten des Nationalparks Sächsische Schweiz, auf denen das Wachstum der Kiefern und die zuwachsbeeinflussenden Faktoren untersucht wurden. Die Auswertung der entnommenen Bohrspäne zeigt, dass Kiefern auch bei äußerst geringen Zuwachsraten jahrelang überleben können. Es wurden vielfach schmale Jahrringe aus lediglich zwei bis drei Zellreihen sowie Einzelbäume mit bis zu 29 vollständig ausgefallenen Jahrringen gefunden. Die Analyse der Zusammenhänge von Radialzuwachs, Höhenzuwachs, Bestandesdaten, Konkurrenzindizes, Standort- und Witterungsparametern nimmt einen großen Teil der Arbeit ein und mündet in der Darstellung entsprechender Wuchsmodelle.

Skogsägare, främst i Götaland, har stora problem med betesskador i tallföryngringar vilket kan bidra till minskad tillväxt och ekonomisk förlust. Studien undersökte huruvida trädslagssammansättning och fodertillgång påverkar betesskador på tall i ett fältförsök i Blekinge och i praktiska föryngringar i Östergötland. Studien visar att främst toppskottsbetning förekommer vid lägre höjder vilket påvisar vikten av att snabbt få upp föryngringen till en högre höjd. Att fastslå huruvida exempelvis trädslagssammansättning, vegetationstyp, höjdrelation och medelhöjd påverkar betesskador på tall är komplicerad då det finns många faktorer som har en betydande roll. Dessa kan exempelvis vara vikten av ståndortsanpassning, förädlat plantmaterial, markberedning samt tidpunkt för röjning. Skogsägare måste göra en avvägning i vad som är den mest effektiva metoden i varje enskilt fall för att föryngra tall utan en för stor andel betesskador.

Problemen med betesskador på ungskog av tall (Pinus sylvestris) under vintertid är många utifrån flera olika synvinklar. Det finns ett behov av att hitta en balans som är bra för både viltet, skogsbruket, jakten och övriga intressenter. I den här studien har frågan ställts om avverkningsmetoden spelar roll för viltbetet. Kan bränsleanpassad avverkningsmetod bidra till mer foderskapande åtgärder än vid konventionell föryngringsavverkning? En fältdatainsamling utfördes på totalt fyra områden á 2,5 ha, där två var bränsleanpassade och två konventionellt avverkade. All data som samlades in analyserades statistiskt, för att få fram om det fanns någon skillnad mellan avverkningsmetoderna i mängden betat foder, betesfrekvens och andel betade provytor. Även en spillningsinventering utfördes för att se vilken typ av klövvilt som vistats på områdena. Resultatet visar på en högre andel betat foder, högre betesfrekvens, fler spillningshögar och större andel betade provytor vid de bränsleanpassade avverkningarna.

Wood is a complex organic orthotropic viscoelastic material with acellular structure. When stressed, wood will deform over timethrough a process called creep. Creep affects all wooden structureand can be difficult, time-consuming and expensive to measure. For this thesis, a simple computer model of the woodenmicrostructure was developed. The hypothesis was that the modelledmicrostructure would display similar elastic and viscoelasticproperties as the macroscopic material. The model was designed by finding research with cell geometries ofconiferous trees measured. The model considered late- and earlywoodgeometries as well as growth rings. Rays were ignored as they onlycomposed 5-10% of the material. By applying a finite element method, the heterogeneous late- andearlywood cells could be homogenized by sequentially loading thestrain vector and calculating the average stress. The computer model produced stiff but acceptable values for theelastic properties. Using the standard linear solid method to modelviscoelasticity, the computer model assembled creep curvescomparable to experimental results. With the model sufficiently validated, parametric studies on thecell geometry showed that the elastic and viscoelastic propertieschanged greatly with cell shape. An unconventional RVE was alsotested and shown to give identical result to the standard RVE. Although not perfect, the model can to a certain degree predict theelastic and viscoelastic characteristics for wood given itscellular geometry. Inaccuracies were thought to be caused byassumptions and approximations when building the model.

Das Forschungsvorhaben hat das Ziel den Einfluss einzelbaumweise eingemischter einheimischer Eichen in Wäldern der Gemeinen Kiefer (Pinus sylvestris L.) zu untersuchen. Die Untersuchungsflächen befinden sich im Nordosten Deutschlands (Brandenburg). Im Untersuchungsgebiet Jerischke hat die Kiefer ein Alter von 78 Jahren und die Eiche ein Alter von 205 Jahren. Im Untersuchungsgebiet Weidmannsruh befindet sich die Kiefer im Alter 70 und die Eiche im Alter 108. In Abhängigkeit von der Entfernung zur Eiche werden folgende Effekte der Eiche nach Intensität und Qualität untersucht: - Effekte auf Mikroklima und Strahlung, - Effekte auf Humusmorphologie und bodenchemische Parameter und - Effekte auf Bodenvegetation und epigäische Fauna. Grundsätzlich sind die positiven Effekte der Eiche auf 10 bis 15 m vom Eichenstamm in den Kiefernbestand hinein begrenzt.

Aluminum (Al) is a potentially toxic element for humans, animals, and plants. Al emitted from smelter plants is one source of Al that may be responsible for increased exposure to humans and the environment. In this study I investigated whether the Kubikenborg aluminum smelter (Kubal AB) emitted Al to such extent that it can be detected above regional background concentrations in soils and plants. The study was conducted by analyzing O- horizon cores and Scots’ pine (Pinus sylvestris) needles along two transects using X-ray fluorescence spectrometry (XRF). In the O-horizon cores, Al concentrations along the two transects (mean conc. 5250 mg kg-1 in T1 and 3472 mg kg-1 in T2) did not decrease with distance from the smelter. In Scots’ pine needles, Al concentrations (mean conc. 491 mg kg-1 in T1 and 590 mg kg-1 in T2) decreased significantly with distance along transect T2. Aluminum showed high negative co-variance with soil organic matter content (R2 = 0.47) and positive with silicon (Si) and titanium (Ti) in the soil (R = 0.84 and R = 0.86 respectively), suggesting that mineral dust is the main source of Al. However, the Al/Si ratio of the soil decreased with increasing distance from the smelter along T1, indicating a possible additional source of Al besides that of soil dust that may originate from smelter emission. Nevertheless, I found no strong support for detectable Al emissions in humus and Scots’ pine needles near the Kubal AB smelter.