Genomische Selektion ist ein Routine-Verfahren bei verschiedenen Nutztierarten, aber noch nicht bei der Honigbiene wegen der Besonderheiten dieser Spezies. Für die Zuchtwertschätzung bei der Honigbiene ist eine spezielle genetische Verwandtschaftsmatrix erforderlich, da die Paarungsbiologie dieser Spezies ungesicherte Vaterschaft, diploide Königinnen und haploide Drohnen umfasst. Die Arbeit präsentiert einen neu-entwickelten Algorithmus zur effizienten Berechnung der Inversen der genetischen Verwandtschaftsmatrix und der Inzuchtkoeffizienten auf großen Datensätzen. Die Methode wurde zur Voraussage von genomischen und Stammbaum-basierten Zuchtwerten in einer Simulationsstudie genutzt. Die Genauigkeit und die Verzerrung der geschätzten Zuchtwerte wurden ausgewertet unter Berücksichtigung verschiedener Größen der Referenzpopulation. Außerdem wurde der Zuchtfortschritt im ersten Durchlauf von Zuchtprogrammen ausgewertet, die Zuchtschemata mit genomischer oder Stammbaum-basierter Selektion nutzten. Ein erheblich größerer Zuchtfortschritt als bei Stammbaum-basierter Selektion wurde mit genomischer Vorselektion erzielt, für die junge Königinnen genotypisiert wurden, und nur die Kandidaten mit den höchsten genomischen Zuchtwerten zur Anpaarung oder Leistungsprüfung zugelassen wurden. Für einen realen Datensatz von ungefähr 3000 genotypisierten Königinnen wurden Stammbaum-basierte und genomische Zuchtwerte für sechs wirtschaftlich bedeutende Merkmale vorhergesagt. Drei Merkmale zeigten eine signifikant höhere Vorhersagegenauigkeit bei genomischer Zuchtwertschätzung gegenüber Stammbaum-basierten Verfahren und die Unterschiede zwischen allen sechs Merkmalen konnten im Wesentlichen aus den genetischen Parametern der Merkmale und der begrenzten Größe der Referenzpopulation erklärt werden. Damit zeigt die Arbeit, dass die genomische Selektion bei der Honigbiene genutzt werden kann, den Zuchtfortschritt zu erhöhen. / Genomic selection is a routine practice for several important livestock species but not yet in honey bees, due to the peculiarities of this species. For honey bees, a specialized genetic relationship matrix is required for the prediction of breeding values, since their mating biology involves uncertain paternity, diploid queens, and haploid drones. The thesis presents a novel algorithm for the efficient computation of the inverse of the numerator relationship matrix and the coefficients of inbreeding on large data sets. The method was used to estimate genomic and pedigree-based breeding values in a simulation study. The accuracy and bias of the estimated breeding values were evaluated and various sizes of the reference population were considered. Subsequently, the genetic gain in the initial cycle of breeding programs was evaluated for several breeding schemes employing genomic or pedigree-based selection. A considerably higher genetic gain than with pedigree-based selection was achieved with genomic preselection, for which queens were genotyped early in life, and only the candidates of high genomic breeding value were admitted for mating or phenotyping. On a real data set of about 3000 genotyped queens, pedigree-based and genomic breeding values were predicted for six economically relevant traits. Three traits showed significantly higher prediction accuracy with genomic compared to pedigree-based methods, and the differences between all the six traits could be explained mainly from their genetic parameters and the limited size of the reference population. The results show that genomic selection can be applied in honey bees, and the thesis provides appropriate breeding schemes and mathematical methods for its implementation.

In meiner Dissertation untersuche ich das Paarungs- und Fortpflanzungsverhalten des Europäischen Grasfrosches (Rana temporaria) in einem evolutionären Kontext. Mein Ziel ist es zu verstehen, welche Mechanismen zur Bildung von Paaren führen, ob die Partnerwahl die Paarungsmuster erklärt, die wir beobachten können, und ob es evolutive Vorteile gibt, die sich aus der Paarung mit einem bestimmten Partner ergeben. Die Suche nach und die Konkurrenz um Paarungspartner führt zur Entwicklung verschiedener Paarungssysteme, Strategien und Taktiken, um den Reproduktionserfolg während der gesamten Lebensdauer zu erhöhen. Das Paarungsverhalten wird durch natürliche und sexuelle Selektion beeinflusst, wobei beide in unterschiedliche Richtungen wirken können. Für die meisten Individuen ist das Überleben unerlässlich, um sich so oft wie möglich zu reproduzieren, und dadurch die reproduktive Gesamtfitness zu erhöhen. Andererseits könnte ein auffälliges Verhalten bei der Fortpflanzung das Prädationsrisiko erhöhen. Der Akt der Paarung selbst kann bereits mit Risiken verbunden sein, welche sich auf die Überlebensraten auswirken können. Durch sexuelle Selektion könnten bestimmte sekundäre Geschlechtsmerkmale begünstigt werden, entweder aufgrund von Vorteilen im Wettbewerb innerhalb eines Geschlechts (intrasexuell), oder aufgrund spezifischer Präferenzen zwischen den Geschlechtern (intersexuelle Selektion). Damit sich die Partnerwahl entwickeln kann, muss der gewählte Paarungspartner Vorteile aufweisen, von denen der wählende Partner profitiert, denn die Wahl ist mit energetischen Kosten und zeitlichem Aufwand verbunden. Als Frühlaicher muss der Europäische Grasfrosch mit einem eingeschränktem Paarungszeitraum umgehen. Die Männchen konkurrieren um den Zugang zu Weibchen und es wird angenommen, dass sich Weibchen während der Paarung und Reproduktion passiv verhalten, da der hohe "Männchen-Überschuss" keine Wahl zulassen würde. Aus evolutionärer Sicht sollten Weibchen jedoch das wählerische Geschlecht sein und entscheiden mit wem sie sich paaren, da sie mehr Energie in die Eierproduktion investieren. / In my thesis, I examine the mating and reproductive behaviour of the European Common Frog (Rana temporaria) in an evolutionary context. I aim to understand which mechanisms lead to the formation of pairs, if mate choice shapes the patterns of mating that we can observe and if there are benefits derived from pairing with a specific mate. The search and competition for mating partners lead to the evolution of various mating systems, strategies and tactics to increase lifetime reproductive success. The mating behaviour is influenced by natural and sexual selection, whereby both could act in different directions. For most individuals, survival is essential in order to reproduce as often as possible to increase lifetime reproductive fitness. On the other hand, reproduction could increase predation risk due to conspicuous behaviour and risks associated with mating itself. Sexual selection could favour specific secondary sexual traits, either due to advantages in intrasexual competition, or by specific preferences of the choosy sex (intersexual selection). For mate choice to evolve, there need to be benefits associated with the chosen mating partner, because choosiness involves costs in terms of energy and time constraints during mating. As an explosive breeder, the European Common Frog has to deal with time constraints during the short breeding season. The males are competing for the access to females and it is assumed that females are passive during breeding due to a high male-biased operational sex ratio. However, from an evolutionary perspective females should be the choosy sex and should decide with whom to mate, as they invest more energy into the production of eggs.

Der Prozess der lexikalischen Selektion, d.h. die Auswahl der richtigen Wörter zur Übermittlung einer intendierten Botschaft, ist noch nicht hinreichend verstanden. Insbesondere wurde kaum erforscht, inwiefern Bedeutungsaspekte, welche in sensomotorischen Erfahrungen gründen, diesen Prozess der Sprachproduktion beeinflussen. Die Rolle dieser Bedeutungsaspekte wurde mit zwei Studien untersucht, in denen Probanden Sätze vervollständigten. In Studie 1 wurde der visuelle Eindruck der Satzfragmente manipuliert, so dass die Sätze auf- oder absteigend am Bildschirm erschienen. In Studie 2 mussten die Probanden Kopfbewegungen nach oben oder unten ausführen, während sie die Satzfragmente hörten. Wir untersuchten, ob räumliche Aspekte der produzierten Wörter durch die räumlichen Manipulationen sowie die räumlichen Eigenschaften der präsentierten Satzfragmente beeinflusst werden. Die vertikale visuelle Manipulation in Studie 1 wirkte sich nicht auf die räumlichen Attribute der produzierten Wörter aus. Die Kopfbewegungen in Studie 2 führten zu einem solchen Effekt – bei Kopfbewegungen nach oben waren die Referenten der produzierten Wörter weiter oben im Raum angesiedelt als nach Bewegungen nach unten (und anders herum). Darüber hinaus war dieser Effekt stärker, je ausgeprägter die interozeptive Sensibilität der Probanden war. Zudem beeinflussten die räumlichen Aspekte der Satzfragmente die räumlichen Eigenschaften der produzierten Wörter in beiden Studien. Somit zeigt diese Arbeit, dass in der Erfahrung basierende Bedeutungsanteile, welche entweder in Sprache eingebettet sind oder durch körperliche Aktivität reaktiviert werden, die Auswahl der Wörter beim Sprechen beeinflussen und dass interindividuelle Unterschiede diesen Effekt modulieren. Die Befunde werden in Bezug zu Theorien der Semantik gesetzt. Darüber hinaus wird das Methodenrepertoire erweitert, indem mit Studie 3 ein Ansatz für die Durchführung von Online-Sprachproduktionsexperimenten mit Bildbenennung vorgestellt wird. / The process of lexical selection, i.e. producing the right words to get an intended message across, is not well understood. Specifically, meaning aspects grounded in sensorimotor experiences and their role during lexical selection have not been investigated widely. Here, we investigated the role of experientially grounded meaning aspects with two studies in which participants had to produce a noun to complete sentences which described sceneries. In Study 1, the visual appearance of sentence fragments was manipulated and they seemed to move upwards or downwards on screen. In Study 2, participants moved their head up- or downwards while listening to sentence fragments. We investigated whether the spatial properties of the freely chosen nouns are influenced by the spatial manipulations as well as by the spatial properties of the sentences. The vertical visual manipulation used in Study 1 did not influence the spatial properties of the produced words. However, the body movements in Study 2 influenced participants’ lexical choices, i.e. after up-movements the referents of the produced words were higher up compared to after downward movements (and vice verse). Furthermore, there was an increased effect of movement on the spatial properties of the produced nouns with higher levels of participants’ interoceptive sensibility. Additionally, the spatial properties of the stimulus sentences influenced the spatial properties of the produced words in both studies. Thus, experientially grounded meaning aspects which are either embedded in text or reactivated via bodily manipulations may influence which words we chose when speaking, and interindividual differences may moderate these effects. The findings are related to current theories of semantics. Furthermore, this dissertation enhances the methodological repertoire of language production researchers by showing how language production studies with overt articulation in picture naming tasks can be run online (Study 3).

In this thesis the Tobii eye-tracker 4L was used to investigate how well eye-tracking solutions such as a confirmation-click and dwell-time algorithm compares to the standard mouse input device when performing selection tasks in a map environment. In order to distinguish the different complexity one could face, two user cases are proposed. Scenario one includes non clustered objects. Scenario two include clustered occluded objects. A user study with nine different participants where conducted in order to compare the execution times and find out how error prone the different methods were. Each test participant performed eight different tests, three in the non-clustered scenario and five in the clustered scenario. In two of the tests in the clustered scenario test participants were aided with zooming through a zoom algorithm. The methods was evaluated by calculating the average execution times and errors along with the corresponding standard deviations. In order to grasp the users experience a subjective cognitive load score was calculated with the help of a questionnaire. The eye-tracker methods was found to be competitive in comparison to mouse interaction in the more simple non-clustered case. However, in a more complex scenario such as the clustered case the mouse interaction had the lowest average completion time and cognitive load score. A different type of selection behaviour was discovered among the test participants in the clustered scenario due to the difference in precision between the eye-tracker and mouse interaction. Finally interesting areas to consider in the future is presented and discussed. / I denna avhandling användes en Tobii eye-tracker 4L för att undersöka hur väl eye-tracking metoder så som en bekräftelseklick och dwell-time algoritm jämför sig med standard mus interaktion vid objekt selektion i en kartmiljö. För att urskilja variationen i komplexitet man kan möta föreslås två olika användarfall. Scenario ett inkluderar objekt som är distinktivt separerade och därav ej grupperade. Scenario två inkluderar grupperade samt ockluderade objekt. En användarstudie med nio olika deltagare genomfördes för att jämföra exekveringstiderna och ta reda på hur felbenägna de olika metoderna var. Varje testdeltagare utförde åtta olika tester, tre i det icke-grupperade scenariot och fem i det grupperade scenariot. I två av testerna i det grupperade scenariot fick deltagarna hjälp med att zooma genom en zoomalgoritm. Metoderna utvärderades genom att beräkna de genomsnittliga exekveringstiderna samt antal fel tillsammans med motsvarande standardavvikelser. För att förstå hur användarna upplevde de olika metoderna togs en subjektiv kognitiv belastningspoäng fram genom ett frågeformulär. Eye-tracker metoderna var konkurrenskraftiga i jämförelse med musinteraktion i det enklare fallet där objekt ej var grupperade. I ett mer komplext scenario, såsom i det grupperade fallet, hade dock musinteraktionen den lägsta genomsnittliga exekveringstiden och kognitiva belastningspoängen. En annan typ av selektions beteende upptäcktes bland testdeltagarna i det grupperade scenariot på grund av skillnaden i precision mellan eye-trackern och musinteraktionen. Slutligen presenteras och diskuteras intressanta områden att överväga vid framtida arbeten.

Die Selektion klonal expandierender Zellen mit einzigartigen, somatisch rekombinierten Anti-gen-Rezeptoren und die Langlebigkeit der daraus hervorgehenden Gedächtniszellen sind definierende Eigenschaften adaptiver Immunität. Dahingegen ist das angeborene Immunsystem da-rauf programmiert, mittels einer breiten Palette konservierter Rezeptoren möglichst schnell auf Pathogene zu reagieren und wird dabei auf Populationsebene epigenetisch geprägt. In dieser Arbeit möchte ich dieses Paradigma auf der Basis von Natürlichem Killer (NK) Zell-Gedächtnis an das humane Zytomegalievirus (HCMV) als Beispiel für Pathogen-spezifische Anpassung innerhalb des angeborenen Immunsystems herausfordern. Indem wir multiparametrische Einzel-zellanalysen zur Kartierung von ex vivo NK Zellen mit endogenen Barcodes in Form von soma-tischen Mutationen in mitochondrialer DNA (mtDNA) verknüpfen, können wir drastische klonale Expansionen adaptiver NK Zellen in HCMV+ Spendern nachweisen. NK-Zell-Klonotypen waren durch eine ihnen gemeinsame, inflammatorische Gedächtnissignatur mit AP1 Motiven gekennzeichnet, die eine Reihe einzigartiger Chromatin-Regionen mit Klon-spezifischer Zugänglichkeit überlagerte. NK-Zell-Klone wurden über einen Zeitraum von bis zu 19 Monaten stabil aufrechterhalten und behielten dabei ihre charakteristischen, Klon-spezifischen epigenetischen Signaturen, was die entscheidende Rolle klonaler Vererbung von Chromatin-Zugänglichkeit für die Prägung des epigenetischen Gedächtnis-Repertoires unterstreicht. Insgesamt identifiziert diese Arbeit zum ersten Mal klonale Expansion und Persistenz innerhalb des angeborenen Immunsystems im Menschen und deutet daraufhin, dass diese zentralen Mechanismen zur Ausbildung von immunologischem Gedächtnis evolutionär unabhängig von diversifizierten Antigen-Rezeptoren entstanden sind. / A hallmark of adaptive immunity is the clonal selection and expansion of cells with somatically diversified receptors and their long-term maintenance as memory cells. The innate immune system, in contrast, is wired to rapidly respond to pathogens via a broad set of germline-encoded receptors, acquiring epigenetic imprinting at the population level. The presented work challenges this paradigm by studying Natural Killer (NK) cell memory to human Cytomegalovirus (HCMV) infection as an example of pathogen-specific adaptation within the innate immune system. Leveraging single-cell multi-omic maps of ex vivo NK cells and somatic mitochondrial DNA (mtDNA) mutations as endogenous barcodes, we reveal drastic clonal expansions of adaptive NK cells in HCMV+ individuals. NK cell clonotypes were characterized by a convergent inflammatory memory signature driven by AP1 transcription factor activity, superimposed on a private set of clone-specific accessible chromatin regions. Strikingly, NK cell clones were stably maintained in their specific epigenetic states for up to 19 months, revealing that clonal inheritance of chromatin accessibility shapes the epigenetic memory repertoire. Together, this work presents the first identification of clonal expansion and persistence within the human innate immune system, suggesting these central mechanisms of immune memory have evolved independently of antigen-receptor diversification.

Die Expression homöostatischer Chemokinrezeptoren auf hämatopoetischen Neoplasien wird zunehmend mit tumorpathogenen Funktionen in Zusammenhang gebracht. In der Arbeit wurden Funktionen der Rezeptoren CXCR7 und CCR7 in der Pathogenese lymphatischer Erkrankungen anhand von Mausmodellen charakterisiert. Für CXCR7 konnte in der normalen Differenzierung von T-Zellen eine schwache Expression in murinen Thymozyten, dagegen eine verstärkte, vor allem intrazellulär lokalisierte Expression in peripheren aktivierten T-Zellen identifiziert werden. Eine aberrante Überexpression lag in humanen Zelllinien, aber auch in primären Fällen von T-ALL und klassischen Hodgkin-Lymphomen vor. Die Analyse eines retroviralen Überexpressionsmodells ergab für CXCR7 die Funktion als anti-apoptotischer Kostimulator während der thymischen beta-Selektion. Im Signaltransduktionskomplex mit CXCR4 und dem präTCR vermittelte CXCR7 einen effizienteren DN3-zu-DN4 Übergang. Unreife Thymozyten waren durch eine verstärkte Apoptoseresistenz und Expression von anti-apoptotischen Bcl2-Molekülen charakterisiert. Dies könnte CXCR7 überexprimierende Thymozyten putativ empfänglicher für die Entwicklung von T-ALLs machen. Für CCR7 konnten in der Arbeit bedeutende Funktionen in der organspezifischen Dissemination von B-Zelllymphomen identifiziert werden. Unter Verwendung des Eµ-Myc-Mausmodells wurde gezeigt, dass Eµ-Myc Lymphomzellen CCR7-abhängig in die T-Zellzone von Milz und Lymphknoten einwandern und dort durch reziproke Interaktionen mit gp38+ FRCs und DCs entscheidende Überlebenfaktoren, darunter Ihh, Igf-1 und VCAM-1, erhalten. Die Lymphomzellen vermittelten darüber hinaus eine aktive Veränderung der Stromazellzusammensetzung, welche durch ein expandiertes FRC-Netzwerk, durch die Induktion putativ immunsupprimierender DCs und durch ein inflammatorisches Milieu charakterisiert war. Eine Inhibition der Lymphom-Stroma-Interaktionen könnte daher eine neue Strategie der Lymphomtherapie darstellen. / In recent years the expression of homeostatic chemokine receptors on hematological tumors was increasingly associated with tumor pathogenic functions. Within this thesis, functions of the chemokine receptors CXCR7 und CCR7 in the pathogenesis of lymphoid diseases were characterized using different mouse models. For CXCR7, low expression levels were detected in murine thymocytes during normal T cell development. Enhanced expression was found mainly intracellularly in peripheral activated T cells. An aberrant overexpression was identified in human cell lines and primary cases of T-ALL and classical Hodgkin lymphoma. The analysis of a retroviral overexpression model suggested a function of CXCR7 as an anti-apoptotic costimulator during thymic beta-selection. In a functional complex with CXCR4 and the preTCR CXCR7 mediated a more efficient DN3-to-DN4 transition. CXCR7 expressing thymocytes were characterized by enhanced apoptosis resistance and expression of anti-apoptotic Bcl2-family genes. Thus, CXCR7 could putatively make immature thymocytes more susceptible to develop T-ALL. In addition, new insights into the function of CCR7 in the context B cell lymphoma dissemination were gained within this thesis. Applying the Eµ-Myc mouse model, CCR7 was shown to mediate the specific homing of Eµ-Myc lymphoma cells into the T cell zone of spleen and lymph nodes. Here, lymphoma cells received pivotal survival signals following reciprocal interactions with gp38+ FRCs and DCs, amongst them Ihh, Igf-1 and VCAM-1. Moreover, the lymphoma cells induced a survival promoting active remodelling of the T cell zone stroma, which was characterized by the expansion of the FRC network, by the induction of putatively immune suppressive DCs and by the induction of a pro-inflammatory milieu. Therefore, an inhibition of lymphoma-stroma interactions could provide a new strategy in lymphoma therapy.

No description available.

No description available.

No description available.

In the building automation domain, there are gaps among various tasks related to design engineering. As a result created system designs must be adapted to the given requirements on system functionality, which is related to increased costs and engineering effort than planned. For this reason standards are prepared to enable a coordination among these tasks by providing guidelines and unified artifacts for the design. Moreover, a huge variety of prefabricated devices offered from different manufacturers on the market for building automation that realize building automation functions by preprogrammed software components. Current methods for design creation do not consider this variety and design solution is limited to product lines of a few manufacturers and expertise of system integrators. Correspondingly, this results in design solutions of a limited quality. Thus, a great optimization potential of the quality of design solutions and coordination of tasks related to design engineering arises. For given design requirements, the existence of a high number of devices that realize required functions leads to a combinatorial explosion of design alternatives at different price and quality levels. Finding optimal design alternatives is a hard problem to which a new solution method is proposed based on heuristical approaches. By integrating problem specific knowledge into algorithms based on heuristics, a promisingly high optimization performance is achieved. Further, optimization algorithms are conceived to consider a set of flexibly defined quality criteria specified by users and achieve system design solutions of high quality. In order to realize this idea, optimization algorithms are proposed in this thesis based on goal-oriented operations that achieve a balanced convergence and exploration behavior for a search in the design space applied in different strategies. Further, a component model is proposed that enables a seamless integration of design engineering tasks according to the related standards and application of optimization algorithms.