Os manguezais são ecossistemas costeiros de transição formados entre o ambiente marinho e terrestre de zonas tropicais e intertropicais, e estão sujeitos ao regime de marés. Devido a tais condições, os microrganismos que vivem nos sedimentos sofrem constante pressão adaptativa. Nesse contexto, os Elementos Genéticos Móveis (EGMs) (fagos, plasmídeos e transposons) são fatores genéticos diretamente relacionados com a transferência horizontal de genes e podem facilitar processos de adaptação. Neste trabalho foram estudados os EGMs dos sedimentos de três áreas de manguezais do estado de São Paulo, duas localizadas no município de Bertioga e uma na reserva ambiental da Ilha do Cardoso, em Cananeia. Foram avaliadas a frequência e expressão dos diferentes tipos de EGMs no microbioma dos manguezais a partir de metagenomas e metatranscriptomas dos sedimentos, além da utilização de uma biblioteca de fosmídeos, montada a partir de DNA do sedimento de uma das áreas de Bertioga. As sequências de DNA e mRNA foram obtidas de três pontos amostrados por área, sequenciadas em equipamento Illumina HiSeq2000 e anotadas automaticamente na plataforma do MG-RAST. Para a biblioteca de fosmídeo, foi sequenciado um pool de todos os clones em equipamento Illumina HiSeq 2000. Contigs dessas sequências foram montados e fagos e profagos foram preditos e anotados automaticamente pelo pipeline VirSorter. As sequências preditas como fagos ou profagos foram anotadas manualmente. A partir da análise das sequências de metagenômica foi possível verificar que a participação dos EGMs no metabolismo total do microbioma dos manguezais corresponde de 6 a 15 % dos genes preditos, sendo que fagos e profagos correspondem a 90% dos genes associados aos EGMs. A partir dos contigs montados para as sequências da biblioteca, foram preditos e anotados automaticamente 27 fagos, dos quais nove fagos foram anotados manualmente em etapa posterior. Foram encontrados genes que codificam proteínas típicas de fagos, como capsídeo, transposase e integrase, além de genes acessórios potencialmente importantes, como relacionados ao sistema de transporte ABC e sistema de transporte tipo II. A partir da anotação manual, genes conservados de fagos foram utilizados como base para predição da linhagem viral. Foram identificados 6 tipos de vírus pertencentes à ordem Caudovirales, que infectam Proteobacteria e Firmicutes. Esse trabalho sustenta a hipótese de que os fagos infectam os grupos bacterianos mais abundantes nos manguezais e podem carregar genes importantes consigo, desempenhando papel chave na evolução das bactérias nesse ambiente. / Mangroves are coastal transitional ecossystems between marine and terrestral environments of tropical and intertropical zones and are subject to tidal regime. Due those condictions, microorganisms that lives in the sediments suffer constant adaptative pressure. In this context, Mobile Genetic Elements (MGEs) (phages, plasmids and transposons) are genetic fators directly related with horizontal gene transfer and can facilitate adaptation processes. In this work MGEs were studied in the sediments of three mangrove areas in São Paulo state, two located in Bertioga county and one in environmental reserve of Ilha do Cardoso, in Cananeia. Frequency and expression were avaliated for diferente EGMs types in mangrove microbiome from the sediments metagenomes and metatranscriptomes, besides utilization os a fosmid library assembled from a Bertioga area sediment DNA. The sequences of DNA and mRNA were obtained from three sampled points, sequenced in Illumina HiSeq2000 equipment and automatically anotaded in MG-RAST plataform. A pool of all clone were sequenced for fosmid library in Illumina HiSeq2000 equipment. Contigs were assembled and phages and prophages were automatically predicted in VirSorter pipeline. The phages or prophages predicted sequences were manually anotaded. From the analisys os metagenomic sequences was possible to verify that the MGEs participation in total microbiome metabolism stands for 6 to 15% of predicted genes, wich 90% corresponds to phage associated genes. From contigs assembled of library sequences, 27 phages were predicted and annotaded, wich nine code for phage typical proteins, as capsid, transposase and integrase, besides accessory genes potencially important, as ABC transporter and type II transport related. Phage conserved genes were used as base for viral lineage prediction. 6 viral types belonging do Caudovirales order were identified, which infects Proteobacteria and Firmicutes. This work supports the hypothesis that phages infect the most abundant bacterial groups in mangroves and can carry important genes playing a key role in bacterial evolution in this environment.

Os manguezais são ecossistemas costeiros de transição formados entre o ambiente marinho e terrestre de zonas tropicais e intertropicais, e estão sujeitos ao regime de marés. Devido a tais condições, os microrganismos que vivem nos sedimentos sofrem constante pressão adaptativa. Nesse contexto, os Elementos Genéticos Móveis (EGMs) (fagos, plasmídeos e transposons) são fatores genéticos diretamente relacionados com a transferência horizontal de genes e podem facilitar processos de adaptação. Neste trabalho foram estudados os EGMs dos sedimentos de três áreas de manguezais do estado de São Paulo, duas localizadas no município de Bertioga e uma na reserva ambiental da Ilha do Cardoso, em Cananeia. Foram avaliadas a frequência e expressão dos diferentes tipos de EGMs no microbioma dos manguezais a partir de metagenomas e metatranscriptomas dos sedimentos, além da utilização de uma biblioteca de fosmídeos, montada a partir de DNA do sedimento de uma das áreas de Bertioga. As sequências de DNA e mRNA foram obtidas de três pontos amostrados por área, sequenciadas em equipamento Illumina HiSeq2000 e anotadas automaticamente na plataforma do MG-RAST. Para a biblioteca de fosmídeo, foi sequenciado um pool de todos os clones em equipamento Illumina HiSeq 2000. Contigs dessas sequências foram montados e fagos e profagos foram preditos e anotados automaticamente pelo pipeline VirSorter. As sequências preditas como fagos ou profagos foram anotadas manualmente. A partir da análise das sequências de metagenômica foi possível verificar que a participação dos EGMs no metabolismo total do microbioma dos manguezais corresponde de 6 a 15 % dos genes preditos, sendo que fagos e profagos correspondem a 90% dos genes associados aos EGMs. A partir dos contigs montados para as sequências da biblioteca, foram preditos e anotados automaticamente 27 fagos, dos quais nove fagos foram anotados manualmente em etapa posterior. Foram encontrados genes que codificam proteínas típicas de fagos, como capsídeo, transposase e integrase, além de genes acessórios potencialmente importantes, como relacionados ao sistema de transporte ABC e sistema de transporte tipo II. A partir da anotação manual, genes conservados de fagos foram utilizados como base para predição da linhagem viral. Foram identificados 6 tipos de vírus pertencentes à ordem Caudovirales, que infectam Proteobacteria e Firmicutes. Esse trabalho sustenta a hipótese de que os fagos infectam os grupos bacterianos mais abundantes nos manguezais e podem carregar genes importantes consigo, desempenhando papel chave na evolução das bactérias nesse ambiente. / Mangroves are coastal transitional ecossystems between marine and terrestral environments of tropical and intertropical zones and are subject to tidal regime. Due those condictions, microorganisms that lives in the sediments suffer constant adaptative pressure. In this context, Mobile Genetic Elements (MGEs) (phages, plasmids and transposons) are genetic fators directly related with horizontal gene transfer and can facilitate adaptation processes. In this work MGEs were studied in the sediments of three mangrove areas in São Paulo state, two located in Bertioga county and one in environmental reserve of Ilha do Cardoso, in Cananeia. Frequency and expression were avaliated for diferente EGMs types in mangrove microbiome from the sediments metagenomes and metatranscriptomes, besides utilization os a fosmid library assembled from a Bertioga area sediment DNA. The sequences of DNA and mRNA were obtained from three sampled points, sequenced in Illumina HiSeq2000 equipment and automatically anotaded in MG-RAST plataform. A pool of all clone were sequenced for fosmid library in Illumina HiSeq2000 equipment. Contigs were assembled and phages and prophages were automatically predicted in VirSorter pipeline. The phages or prophages predicted sequences were manually anotaded. From the analisys os metagenomic sequences was possible to verify that the MGEs participation in total microbiome metabolism stands for 6 to 15% of predicted genes, wich 90% corresponds to phage associated genes. From contigs assembled of library sequences, 27 phages were predicted and annotaded, wich nine code for phage typical proteins, as capsid, transposase and integrase, besides accessory genes potencially important, as ABC transporter and type II transport related. Phage conserved genes were used as base for viral lineage prediction. 6 viral types belonging do Caudovirales order were identified, which infects Proteobacteria and Firmicutes. This work supports the hypothesis that phages infect the most abundant bacterial groups in mangroves and can carry important genes playing a key role in bacterial evolution in this environment.

Seit dem 1. Januar 2015 ist die Bemessungsgrundlage für die Erfüllung der Biokraftstoffquote nach BImSchG (§ 37) vom Energiegehalt der Kraftstoffe auf eine Verpflichtung zur Treibhausgas (THG)-Minderung umgestellt worden. Diese Maßnahme soll einen wirksamen und quantifizierbaren Beitrag zur Verringerung der Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors leisten. Konsequenterweise haben die Biokraftstoffe die besten Marktchancen, die als Ergebnis der Nachhaltigkeitszertifizierung gemäß der Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung (Biokraft-NachV) die beste THG-Bilanz ausweisen. Die Treibhausgasminderungseffizienz wird damit – in einem globalisierten Biomasserohstoff- und Biokraftstoffmarkt – neben dem Preis für die gesamte Warenkette zum wesentlichen Wettbewerbsfaktor. Ab 2015 ist daher zu erwarten, dass die Verwendung der Standardwerte aus dem Anhang der Biokraft-NachV stark abnimmt und vorwiegend individuell berechnete THGBilanzen im Rahmen der Zertifizierung erstellt werden.

Les composés organiques et organométalliques représentent des matériaux prometteurs pour leurs applications dans divers domaines tels que l'optique non linéaire, l'optoélectronique, la photonique et le stockage des données par voie optique. Dans ce travail,nous avons étudié les propriétés optiques non linéaires(ONL) de deux familles de composés à savoir des molécules organiques à base de BODIPY et des complexes organométalliques à base de ruthénium (II)et de fer (II). Pour cette étude nous avons utilisé un laser pulsé en régime picoseconde qui délivre deux longueurs d'ondes : 1064 nm et 532 nm. Nous avons utilisé 1064nm pour les techniques de la génération de la seconde harmonique (SHG) et la génération de la troisième harmonique (THG) et 532 nm pour celle de Zscan.Les résultats obtenus sont intéressants et originaux et montrent bien que la réponse non linéaire dépend du nombre de groupements donneurs d’électrons pour les molécules organiques à base de BODIPY. Le même comportement a été observé dans le cas des complexes organométalliques à base de ruthénium (II) et de fer (II) mettant en évidence la modulation de la réponse optique non linéaire en fonction de la nature du métal de transition utilisé(Ru(II)ou Fe(II)) et de la nature des ligands auxiliaires autour du fragment organométallique (Ru(II)). / Organic and organometallic compounds represent an important potential in many fields such as optics, optoelectronics, photonics and optical data storage. In this work, we have studied the nonlinear optical properties of two types of compounds; organic molecules based on BODIPY and organometallic complexes based on ruthenium (II) and iron (II). For this, the experimental techniques used were based on SHG, THG and onZ-scan techniques. For this study, we used a pulsed picosecond laser delivering two wavelengths: 1064 nm and 532 nm. 1064 nm for SHG and THG techniques and 532 nm for Z-scantechnique were used, respectively. The results obtained are interesting and original and show that the nonlinear optical response of organic molecules based on BODIPY depends in particular on the number of electron donor groups. The same behavior has been observed in the case of organometallic complexes based on ruthenium (II) and iron (II), highlighting the modulation of the nonlinear optical response as a function of the nature of the transition metal used (Ru ( II) or Fe (II)) and the nature of the ancillary ligands around the organometallic moiety (Ru (II)).

Der Einsatz von Gas, insbesondere CNG, ist eine bewährte Technologie im Verkehrssektor. Liquefied Natural Gas (LNG) und Compressed Natural Gas (CNG) sind aktuell die einzigen sofort verfügbaren und wettbewerbsfähigen Alternativen zum Diesel in schweren Nutzfahrzeugen. Außerdem können sie durch den verstärkten Einsatz von Biomethan und Bio-LNG auch langfristig eine nachhaltige Option für den Verkehrssektor darstellen. Insbesondere für LNG ist eine Tankstelleninfrastruktur gerade im Aufbau. Zur Unterstützung des Aufbaus sind effizientere Genehmigungsverfahren und allgemeingültige Standards notwendig. Allerdings ist die Bereitschaft zum Aufbau von Infrastruktur vor allem abhängig von der Entwicklung des Fahrzeugbestands und der Planbarkeit des zu erwartenden Kraftstoffabsatzes. Mit diesem Bericht soll die Bedeutung von Anreizen auf der Fahrzeug- und Anwenderseite aufgezeigt und sollen folgende Maßnahmen zur Unterstützung der Marktentwicklung für LNG und CNG im Schwerlastverkehr vorgeschlagen werden: Stärkere Berücksichtigung der THG-Komponente bei der LKW-Maut, Verlängerung der Anschaffungsförderung, Verlängerung der Energiesteuerermäßigung für Erdgas als Kraftstoff. Die Versorgung mit CNG bzw. LNG als Kraftstoff ist flächendeckend möglich und kann über das gut ausgebaute Gasnetz bzw. über die (europäische) LNG-Infrastruktur gewährleistet werden. Die Nachrüstung bestehender (öffentlicher) CNG-Tankstellen für den Schwerlastverkehr verbessert gleichzeitig die Tankmöglichkeit für Busse. Auch Biomethan und Bio-LNG können grundsätzlich auf diesen Wegen bereitgestellt werden. Allerdings ist der Einsatz als Kraftstoff bisher noch sehr gering ausgeprägt. Dies liegt auch an Markthemmnissen, die über folgende Maßnahmen adressiert werden können: Zeitnahe und ambitionierte Umsetzung der RED II, Anrechnung der Binnenschifffahrt auf die RED II, Anrechnung von Biokraftstoffen auf die EU-Flottengrenzwerte, Steuerliche Gleichbehandlung von Bio-LNG und fossilem LNG.:1 Executive Summary 2 Ausgangslage und Zielsetzung 3 Sachstand und Fokus 4 Massnahmen zur Beschleunigung der Marktentwicklung 4.1 THG-Komponente der LKW-Maut stärken 4.2 Förderprogramm für CO2-arme schwere Nutzfahrzeuge 4.3 Energiesteuerermäßigung für Erdgas als Kraftstoff 4.4 Effiziente Genehmigungsverfahren für LNG- und CNG-Retailprojekte und Standards 5 Versorgungswege mit Kraftstoff 6 Weitere Verbesserung der Nachhaltigkeit durch Einsatz von Biomethan Und Bio-LNG und synthetischen Kraftstoffen 6.1 Potenzial Biogas und Biomethan 6.2 Potenzial synthetisches Methan 6.3 Maßnahmen für eine verstärkte Nutzung von Bio-CNG und Bio-LNG als Kraftstoff 6.3.1 Zeitnahe und ambitionierte Umsetzung der RED II 6.3.2 Anrechnung Binnenschifffahrt auf RED II 6.3.3 Anrechnung von Biokraftstoffen auf EU-Flottengrenzwerte 6.3.4 Steuerliche Gleichbehandlung von Bio-LNG und fossilem LNG 7 Weiterführende Themen und Ausblick

Die Ergebnisse aus den beiden Dauerfeldversuchen verdeutlichen, dass die mineralische N Düngung wie erwartet den größten Einfluss auf die Höhe der THG Emissionen hat. Die höchsten THG Minderungspotenziale zeigten sich folglich in der Reduktion der mineralischen N Düngung, insbesondere wenn die N Düngung oberhalb des standortspezifischen Ertragsoptimums liegt. Die Anpassung der Fruchtfolge kann zur Erhöhung der Bodenkohlenstoff-Vorräte beitragen und letztendlich die THG Emissionen mindern, allerdings bedarf diese These weiterer Untersuchungen. Die Ergebnisse haben weiterhin gezeigt, dass mit dem Aufbau organischer Bodensubstanz durch Stalldung erhebliche Potenziale zur THG-Minderung verbunden sind. Je nach methodischem Ansatz zur Berücksichtigung von Bodenkohlenstoff-Veränderungen ergaben sich allerdings große Unterschiede in den THG-Bilanzen und letztendlich auch in den ermittelten THG-Minderungspotenzialen. Die Entwicklung eines einheitlichen wissenschaftlichen Verfahrens zur Berücksichtigung von Bodenkohlenstoff-Veränderungen wird deshalb empfohlen. Die Ergebnisse aus der Fallstudie haben gezeigt, dass die THG Minderung in der landwirtschaftlichen Praxis eine Veränderung der Ackerflächenverhältnisse erfordert. In diesem Zusammenhang ist der Anbau emissionsintensiver Fruchtarten mit einer intensiven mineralischen N Düngung wie beispielsweise Winterraps zu reduzieren und durch den Anbau emissionsarmer Fruchtarten zu ersetzen. Im untersuchten landwirtschaftlichen Betrieb erwiesen sich Mais mit organischer N Düngung sowie der Anbau von Leguminosen als besonders emissionsarm. In der vorliegenden Arbeit konnte darüber hinaus gezeigt werden, dass ein positiver Beitrag der ackerbaulichen Bodennutzung zur THG Minderung nicht zwangsläufig mit höheren Kosten für den Landwirtschaftsbetrieb verbunden sein muss, wenn bei der betriebswirtschaftlichen Optimierung die THG Emissionen angebauter Fruchtarten berücksichtigt werden. / The aim of this study was to analyze the potential for reducing greenhouse gas (GHG) emissions in different land use systems on sandy soils in the Brandenburg region in Germany, based on two long-term field experiments at Thyrow and Groß Kreutz and an on farm case study. The calculations of the GHG balances are based on the LCA standard and the German emission report guidelines. There is currently no scientific consensus on how soil organic carbon changes are to be included in GHG balances. Therefore, different approaches to include soil organic carbon changes in GHG calculations from long-term field experiments were examined. The results of the long-term field experiments showed that mineral nitrogen fertilization had the greatest influence on GHG emissions. The reduction of mineral nitrogen fertilization consequently showed the biggest GHG reduction potential especially if nitrogen fertilization was above the local level. The adaptation of crop rotations may increase soil organic carbon content and thereby mitigate GHG emissions, but this hypothesis requires further research. An increase of soil organic carbon stocks by organic fertilization was shown for the use of farmyard manure. Although this had a high GHG reduction potential, there were large differences between the analytical approaches. This highlights the need to develop standardized scientific methods for assessing GHG emissions from cropping systems. The results of the case study showed that changing the proportions of different crop species can be used for GHG reduction. In particular, the reduction of crops with high mineral nitrogen demand, e.g. oilseed rape, and the substitution with crops having low GHG emissions is recommended. Maize, receiving high rates of organic fertilizer, as well as legumes showed low GHG emissions on the evaluated farm. Furthermore, this study elaborates the potential economic benefit for agricultural enterprises with regards to the correlation of GHG reduction and an optimized crop rotation.

Seit dem 1. Januar 2015 ist die Bemessungsgrundlage für die Erfüllung der Biokraftstoffquote nach BImSchG (§ 37) vom Energiegehalt der Kraftstoffe auf eine Verpflichtung zur Treibhausgas (THG)-Minderung umgestellt worden. Diese Maßnahme soll einen wirksamen und quantifizierbaren Beitrag zur Verringerung der Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors leisten. Konsequenterweise haben die Biokraftstoffe die besten Marktchancen, die als Ergebnis der Nachhaltigkeitszertifizierung gemäß der Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung (Biokraft-NachV) die beste THG-Bilanz ausweisen. Die Treibhausgasminderungseffizienz wird damit – in einem globalisierten Biomasserohstoff- und Biokraftstoffmarkt – neben dem Preis für die gesamte Warenkette zum wesentlichen Wettbewerbsfaktor. Ab 2015 ist daher zu erwarten, dass die Verwendung der so genannten Standardwerte aus dem Anhang der Biokraft-NachV stark abnimmt und vorwiegend individuell berechnete THG-Bilanzen im Rahmen der Zertifizierung erstellt werden.

Seit dem 1. Januar 2015 ist die Bemessungsgrundlage für die Erfüllung der Biokraftstoffquote nach BImSchG (§ 37) vom Energiegehalt der Kraftstoffe auf eine Verpflichtung zur Treibhausgas (THG)-Minderung umgestellt. Diese Maßnahme soll einen wirksamen und quantifizierbaren Beitrag zur Verringerung der Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors leisten. Konsequenterweise haben die Biokraftstoffe die besten Marktchancen, die als Ergebnis der Nachhaltigkeitszertifizierung nach der Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung (Biokraft-NachV) die beste THG-Bilanz ausweisen. Die Treibhausgasminderungseffizienz wird damit – in einem globalisierten Biomasserohstoff- und Biokraftstoffmarkt - neben dem Preis für die gesamte Warenkette zum wesentlichen Wettbewerbsfaktor. Ab 2015 ist zu erwarten, dass die Verwendung der so genannten Standardwerte aus dem Anhang der Biokraft-NachV stark abnimmt und vorwiegend individuell berechnete THG-Bilanzen im Rahmen der Zertifizierung erstellt werden.

Cette thèse a porté sur le développement pour la biologie de la microscopie par génération de troisième harmonique (THG), qui permet la visualisation sans marquage de cellules et de tissus avec une résolution sub-micrométrique. Son application en biologie était jusqu'à présent limitée par le manque d'études du mode de création du signal dans l'échantillon, des sources de contrastes biologiques endogènes ainsi que de la phototoxicité induite. Le travail présenté ici a essentiellement porté sur ces trois questions. Nous avons d'abord étudié théoriquement et expérimentalement l'influence de la structure de l'échantillon et de la focalisation du faisceau excitateur sur le signal THG. Nous avons montré que l'imagerie THG agit sur l'échantillon comme un filtre passe! -bande pour les fréquences spatiales et qu'ajuster la focalisation de l'excitation permet de moduler la visibilité de structures au sein d'un système complexe selon leur forme. Par ailleurs, nous avons caractérisé les propriétés optiques de différents liquides biologiques, qui prédisent qu'un corps lipidique dans un environnement aqueux doit constituer une source efficace de signal intracellulaire. Nous avons démontré que de telles structures peuvent effectivement être suivies et quantifiées par microscopie THG dans de nombreux types de tissus biologiques non marqués, ouvrant la voie à des applications en physiopathologie. Finalement, nous avons appliqué la microscopie THG à la visualisation in vivo et sans marquage du développement embryonnaire précoce chez la drosophile. Sur ce modèle, nous avons étudié les mécanismes de phototoxicité liés à l'imagerie THG et démontré la possibilité de visualiser les embryons en 3D sans perturbation du développement et de quantifier les mouvements morphogénétiques à partir des séquences obtenues.

In this study we demonstrate the use of third harmonic (TH) and second harmonic (SH) generation in imaging dental sections. Teeth are the hardest and most indestructible part in human body. The TH and SH greatly facilitate observation of porous structures and collagen within the dental sections, respectively. Strong SH has been found on various biological specimens, such as collagen, potato starch, and skeletal muscles. These materials all possess periodical nano-structures that are often referred as (nonlinear) bio-photonic structures. In particular, collagen is an extra-cellular structural protein and is a major component of bone, cartilage, skin, and other tissues. Collagen fibrils have a triple-helical structure and it is believed that this structure enables collagen to generate SH signal from a wide range of wavelengths in the infrared region. For comparison, microtubule structures within dentin, due to its large index mismatch with surrounding, can be clearly seen with THG imaging. The THG also facilitate observation of prismatic structures in enamel. The successful construction of a multi-photon laser scanning microscope that can operate in both reflection and transmission modes is the key for this study. A femtosecond, sync-pumped optical parametric oscillator (OPO) is used to generate second and third harmonics from dental sections. Dental sections have large index of refraction¡]n~1.68¡^and scatter visible light severely. The employment of excitation wavelength at 1260 nm greatly reduces scattering and absorption within the sample. Its corresponding SH and TH wavelengths are at 630 nm and 420 nm, respectively. Additionally, 3-D structural views are also reconstructed from the optically sectioned images by the use of specialized 3D image processing software.