1. Today honey bee colonies face a wide range of challenges in modern agricultural landscapes which entails the need for a comprehensive investigation of honey bees in a landscape context and the assessment of environmental risks. Within this dissertation the pollen foraging of honey bee colonies is studied in different agricultural landscapes to gain insight into the use of pollen resources and the influence of landscape structure across the season. General suggestions for landscape management to support honey bees and other pollinators are derived. 2. Decoding of waggle dances and a subsequent spatial foraging analysis are used as methods in Chapters 4 and 5 to study honey bee colonies in agricultural landscapes. The recently developed metabarcoding of mixed pollen samples was applied for the first time in honey bee foraging ecology and allowed for a detailed analysis of pollen, that was trapped from honey bees in front hive entrances (Chapter 6). 3. Pollen identification through molecular sequencing and DNA barcoding has been proposed as an alternative approach to light microscopy, which still is a tedious and error-prone task. In this study we assessed mixed pollen probes through next-generation sequencing and developed a bioinformatic workflow to analyse these high-throughput data with a newly created reference database. To evaluate the feasibility, we compared results from classical identification based on light microscopy from the same samples with our sequencing results. Abundance estimations from sequencing data were significantly correlated with counted abundances through light microscopy. Next-generation sequencing thus presents a useful and efficient workflow to identify pollen at the genus and species level without requiring specialized palynological expert knowledge. 4. During maize flowering, four observation hives were placed in and rotated between 11 landscapes covering a gradient in maize acreage. A higher foraging frequency on maize fields compared to other landuse types showed that maize is an intensively used pollen resource for honey bee colonies. Mean foraging distances were significantly shorter for maize pollen than for other pollen origins, indicating that effort is put into collecting a diverse pollen diet. The percentage of maize pollen foragers did not increase with maize acreage in the landscape and was not reduced by grassland area as an alternative pollen resource. Our findings allow estimating the distance-related exposure risk of honey bee colonies to pollen from surrounding maize fields treated with systemic insecticides. 5. It is unknown how an increasing area of mass-flowering crops like oilseed rape (OSR) or a decrease of semi-natural habitats (SNH) change the temporal and spatial availability of pollen resources for honey bee colonies, and thus foraging distances and frequency in different habitat types. Sixteen observation hives were placed in and rotated between 16 agricultural landscapes with independent gradients of OSR and SNH area within 2 km to analyze foraging distances and frequencies. SNH and OSR reduced foraging distance at different spatial scales and depending on season, with possible benefits for the performance of honey bee colonies. Frequency of pollen foragers per habitat type was equally high for SNH, grassland and OSR fields, but lower for other crops and forest. In landscapes with a small proportion of SNH a significantly higher density of pollen foragers on SNH was observed, indicating the limitation of pollen resources in simple agricultural landscapes and the importance of SNH. 6. Quantity and diversity of collected pollen can influence the growth and health of honey bee colonies, but little is known about the influence of landscape structure on pollen diet. In a field experiment we rotated 16 honey bee colonies across 16 agricultural landscapes (see also Chapter 5), used traps to get samples of collected pollen and observed the intra-colonial dance communication to gain information about foraging distances. Neither the amount of collected pollen nor pollen diversity were related to landscape diversity. The revealed increase of foraging distances with decreasing landscape diversity suggests that honey bees compensate for a lower landscape diversity by increasing their pollen foraging range in order to maintain pollen amount and diversity. 7. Our results show the importance of diverse pollen resources for honey bee colonies in agricultural landscapes. Beside the risk of exposure to pesticides honey bees face the risk of nutritional deficiency with implications for their health. By modifying landscape composition and therefore availability of resources we are able to contribute to the wellbeing of honey bees. Agri-environmental schemes aiming to support pollinators should focus on possible spatial and temporal gaps in pollen availability and diversity in agricultural landscapes. / 1. Honigbienen stehen heutzutage vor einer Vielzahl von Herausforderungen in der modernen Agrarlandschaft, was umfassende Untersuchungen von Honigbienen im Landschafskontext erforderlich macht. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Pollensammeln von Honigbienenvölkern in verschiedenen Agrarlandschaften studiert, um Einblick in die Nutzung von Pollenressourcen und auf den Einfluss der Landschaftsstruktur zu gewinnen. 2. Die Dekodierung von Schwänzeltänzen und eine anschließende räumliche Analyse des Sammelverhaltens werden als Methoden in den Kapiteln 4 und 5 eingesetzt, um Bienenvölker in Agrarlandschaften zu untersuchen. Das kürzlich entwickelte Metabarcoding von gemischten Pollenproben wurde zum ersten Mal in der Honigbienenökologie angewandt und ermöglichte eine detaillierte Analyse von Pollenproben, die per Pollenfallen vor den Stockeingängen gesammelt wurden (Kapitel 6). 3. Pollenbestimmung durch molekulare Sequenzierung und DNA Barcoding wurde als Alternative zur Lichtmikroskopie vorgeschlagen, die immer noch sehr mühsam und fehlerbehaftet ist. In dieser Studie bestimmten wir gemischte Pollenproben durch Next-Generation-Sequenzierung und entwickelten einen bioinformatischen Arbeitsablauf um diese Hochdurchsatz-Daten mit einer neu kreierten Referenzdatanbank zu analysieren. Um die Durchführbarkeit zu evaluieren verglichen wir Ergebnisse aus der klassischen Identifizierung via Lichtmikroskopie derselben Proben mit unseren Sequenzier-Ergebnissen. Häufigkeitsschätzungen auf Basis der Sequenzierdaten waren signifikant mit den gezählten Häufigkeiten via Lichtmikroskopie korreliert. Next-Generation-Sequenzierung stellt daher einen nützlichen und effizienten Arbeitsablauf dar, um Pollen auf dem Gattungs- und Artniveau zu bestimmen ohne spezielles palynologisches Expertenwissen zu benötigen. 4. Während der Maisblüte wurden vier Beobachtungsstöcke in 11 Landschaften mit einem Maisflächengradienten platziert und zwischen diesen rotiert. Maisfelder wurden intensiver genutzt als Flächen anderer Landnutzungstypen. Die mittleren Sammeldistanzen waren signifikant niedriger für Maispollen als Pollen anderer Herkunft, was darauf hinweist, dass Aufwand in das Sammeln einer diversen Pollendiät gesetzt wird. Der Anteil an Maispollensammlerinnen stieg nicht mit der Maisanbaufläche in der Landschaft und wurde nicht durch Grünlandfläche als alternative Pollenressource reduziert. Unsere Ergebnisse ermöglichen die Schätzung des entfernungsbezogenen Expositionsrisikos von Honigbienenvölker auf Pollen aus den umliegenden Maisfeldern, die mit systemischen Insektiziden behandelt werden. 5. Es ist nicht bekannt, wie eine Zunahme von Massentrachten wie Raps (OSR) oder eine Abnahme von halbnatürlichen Habitaten (SNH) die zeitliche und räumliche Verfügbarkeit von Pollenressourcen für die Honigbienen, und damit Sammeldistanzen und -frequenzen in verschiedenen Lebensraumtypen verändert. Sechzehn Beobachtungsstöcke wurden in 16 Agrarlandschaften mit unabhängigen Gradienten an OSR- und SNH-Fläche innerhalb von 2 km platziert und regelmäßig rotiert, um Sammeldistanzen und -frequenzen zu analysieren. SNH und OSR reduzierten die Sammeldistanzen auf verschiedenen räumlichen Skalen und je nach Saison, mit möglichen Vorteilen für die Leistungsfähigkeit von Bienenvölkern. Die Häufigkeit der Pollensammler pro Habitattyp war gleich hoch für SNH, Grünland und OSR, aber niedriger für andere Kulturen und Wald. In Landschaften mit einem kleinen Anteil von SNH wurde eine deutlich höhere Dichte von Pollensammlerinnen auf SNH beobachtet, was auf die Begrenzung der Pollenressourcen in einfachen Agrarlandschaften und die Bedeutung von SNH hinweist. 6. Menge und Diversität des gesammelten Pollens können das Wachstum und die Gesundheit von Honigbienenvölkern beeinflussen, aber es ist wenig über den Einfluss der Landschaftsstruktur auf die Pollendiät bekannt. In einem Feldexperiment rotierten wir 16 Honigbienenkolonien über 16 Agrarlandschaften (siehe auch Kapitel 5), nutzten Pollenfallen um Proben des gesammelten Pollens zu nehmen und beobachteten die intrakoloniale Tanzkommunikation, um Informationen über die Sammeldistanzen zu erhalten. Weder Pollenmenge noch -diversität waren von der Landschaftsdiversität abhängig. Der offenbarte Anstieg von Sammeldistanzen mit abnehmender Landschaftsdiversität legt nahe, dass Honigbienen durch die Erweiterung des Pollensammelbereichs eine niedrigere Landschaftsdiversität kompensieren, um Pollenmenge und -diversität zu erhalten. 7. Unsere Ergebnisse zeigen die Bedeutung eines diversen Pollenangebots für Bienenvölker in der Agrarlandschaft. Neben dem Risiko einer Exposition gegenüber Pestiziden, stehen Bienenvölker vor der Gefahr von Mangelernährung mit Auswirkungen auf ihre Gesundheit. Durch eine Änderung der Landschaftzusammensetzung und damit der Verfügbarkeit von Ressourcen können wir zum Wohlergehen der Honigbienen beitragen. Agrarumweltmaßnahmen mit dem Ziel Bestäuber zu unterstützen, sollten sich auf mögliche räumliche und zeitliche Lücken in der Pollenverfügbarkeit und Vielfalt in der Agrarlandschaft konzentrieren.

Mechanical pressing of soybean is highly desirable as it provides, at low cost, non-contaminated, protein-rich, low-fat soyflour which can be further processed into nutritious edible foods. Unfortunately, mechanical pressing of this low-fat oilseed ($<$20%) yields only 50-70% of the available oil, in contrast to the solvent extraction method which recovers over 98% of the oil. The main focus of the study was to maximize the oil recovery from soybean using mechanical oil expression by applying two pretreatments, enzymatic hydrolysis and extrusion cooking of soybeans, and by varying the pressing conditions including three applied pressures (20, 40 and 60 MPa), three pressing temperatures (22, 60 and 90°C) and two sample sizes (10 and 20 g). To characterize the material properties affecting mechanical oil expression from soybean a mathematical simulation of uniaxial compression was developed which incorporated the time dependent variation of soybean properties. The mathematical simulation was based on Terznaghi's theory of consolidation for soils and was solved using measured values of the coefficients of permeability, volume change and consolidation. A compression-permeability test cell was specifically developed for these measurements. For validation of the model, in addition to extruded soy, sunflower seeds (oil content ca. 45%) were also compressed under the same pressing conditions. Improvements in oil recovery due to enzymatic pretreatment of soybean were small, while the extrusion pretreatment increased the oil recovery from only a trace for raw soybean to 90.6%. Such oil recovery using mechanical pressing of soybean has not been reported in the past. The measured values of oil recovery, coefficients of permeability, volume change and consolidation for soybean and sunflower seeds were found to vary significantly $(P<0.05)$ with time of pressing, applied pressure, pressing temperature and the size of the sample. For extruded soy samples, the developed model predicted the values of oil recovery versus pressing time with an average error of 15%, while for sunflower seed samples the average prediction error was 40%. The high error values were attributed to the presence of hulls in the sunflower seed samples, as well as error during measurement of the coefficient of permeability. The coefficient of consolidation was found to have the greatest influence on oil recovery. The incorporation of time dependent material properties in the developed simulation was demonstrated to give more accurate and consistent prediction in trends of oil recovery as compared to using constant material properties. The correlationship developed between the oilseed material properties and the oil recovery obtained from uniaxially compressed oilseeds would help researchers and designers to better evaluate the mechanical oil expression equipment and systems. To the extent that the developed model adequately predicted oil recoveries from both sunflower and soybean oilseeds, the model is expected to be applicable to other oilseeds as well.

Thesis (doctoral)--Georg-August University of Göttingen, 2001. / Includes bibliographical references (p. 106-116).

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Raps (Brassica napus L.) ist die bedeutendste Ölpflanze in Deutschland. Der Ertrag wird jährlich durch den Befall von Schädlingen bedroht. Zum Einsatz kommen im konventionellen Anbau verschiedene Insektizide. Der Befall mit Rapsstängelrüsslern (Ceutorhynchus napi GYLL.) kann bis zu 70 % Minderertrag zur Folge haben. Entscheidend für die Ausprägung des Schadens ist der Vorgang der Eiablage. Mit der Eiablage gibt das Weibchen ein Sekret ab, welches das Stängelmark schädigt und die charakteristischen Symptome hervorruft. Die Symptome sind Stauchung der Pflanzen, verdrehte und aufgeplatzte Stängel. Die Wunden können Eintrittspforten für pilzliche Erreger sein. Die Eier bzw. Larven, die im Stängel schlüpfen und sich vom Stängelmark ernähren, sind mit konventionellen Insektizidbehandlungen nicht erreichbar. Der Schaden durch erwachsene Tiere ist, abgesehen von der Eiablage, unerheblich. Im Hinblick auf die Biologie von Insekten sind die Temperatureinflüsse von außen maßgeblich. Für den Klimawandel wird eine Erwärmung für Niedersachsen vorhergesagt von 2°C für die nahe Zukunft und 4°C für den Zeitraum 2070 - 2100. Ziel dieser Studie war es mit verschiedenen Versuchen den Einfluss des Klimawandels auf die Schädling-Pflanzen Beziehung zu benennen. Dazu gehörte ein Feldversuch, der angesetzt wurde um die Ausprägung des Schadens durch den Rapsstängelrüssler an zwei verschiedenen Sorten zu vergleichen. Des Weiteren wurde untersucht wie sich eine erhöhte Bodentemperatur auf die Wirtspflanze und deren natürlicher Befall sowie das Schlupfen der erwachsenen Rüssler auswirkt. Im Labor wurden die Eiablage, die Lebensdauer und die Fertilität erwachsener Weibchen unter Einfluss unterschiedlicher Temperaturen beobachtet. Im Zuge des Klimawandels wird sich neben der Temperatur auch die Regenverteilung verändern. Deshalb befasste sich abschließend ein Versuch mit der Auswirkung von Trockenstress auf das Duftstoffspektrum von Raps. Die Ergebnisse dieser Studie sind ebenso vielfältig wie die Versuche selbst. Der Feldversuch hat keine Unterschiede des Befalls zwischen zwei Sorten gezeigt. Im Frühjahr bevorzugten die RSR die frühe Sorte und wechselten später auf die späte Sorte. Eindeutige Präferenzen waren nicht erkennbar. Indikatoren für die Ausprägung des Schadens kristallisierten sich nicht heraus. Innerhalb der Göttinger Bodenerwärmungsanlage wurde deutlich, dass die Erhöhung der Bodentemperatur auf 2°C und 4°C einen signifikanten Einfluss auf das Wachstum der Rapspflanzen hatte. Dies spiegelte sich auch in den Befallshäufigkeiten wieder. Die großen Pflanzen aus den erwärmten Bereichen wurden zur Eiablage der weiblichen Rapsstängelrüssler bevorzugt. In den erwärmten Bereichen wurden auch eine Woche früher 50 % des Schlupf der Erwachsenen erreicht. Die Eiablage ist temperaturabhängig. Je höher die Temperatur ist, desto signifikant mehr Eier werden gelegt. Es wurde ein Unterschied deutlich im Temperaturbedürfnis des Ei-Schlupf und in der Mortalitätsrate, ob die Temperatur gleichförmig oder wechselnd auf die Eier einwirkt. Die Fertilität und die Lebensdauer der erwachsenen Weibchen wurden nicht von der Temperatur beeinflusst. Trockenstress verändert das Duftstoffspektrum von Rapspflanzen. Es gibt Unterschiede in der Zusammensetzung der Duftstoffprofile und in der Intensität der abgegebenen Stoffe. Diese werden verändert durch den Trockenstress sowohl als auch durch den Fraß der erwachsenen Rüsslern. Diese Versuche waren der Anfang für die Erforschung des Klimawandels am Beispiel der Interaktion zwischen Raps und Rapsstängelrüsslers. Abschließend müssen weitere Versuche den komplexen Einfluss des Klimawandels auf dieser Beziehung klären.

Tyrimai tiriant azoto normų ir sėjos laiko įtaką žieminiams rapsams atlikti Lietuvos žemdirbystės instituto Bandymo skyriuje 2005 - 2006 metais. Azoto trąšų normų, skirtingo sėjos laiko pasėliuose įtaka žieminiams rapsams buvo nustatoma įvertinant azoto, fosforo ir kalio koncentraciją augaluose vegetacijos metu. Tyrimais nustatyta, kad azoto, fosforo ir kalio koncentracija žieminiuose rapsuose kito priklausomai nuo augalų išsivystymo laipsnio, sėjos laiko bei azoto trąšų normų. Žieminiams rapsams augant maisto medžiagų koncentracija juose tolygiai mažėjo. Didžiausios tiek azoto, tiek kalio koncentracijos žieminiuose rapsuose vegetacijos metu nustatytos augaluose sėtuose anksčiausiai, o fosforo - viduriniuoju terminu. Matyti, kad didinant azoto normas, gerėjo ir rezultatai. Žieminių rapsų sėklų derlius statistiškai patikimai didėjo didinant azoto normą iki 180 kg ha-1. / The experiments in researching nitrogen rate and the sowing time influence on winter rape were carried out in 2005 - 2006 at the Lithuanian Institute of Agriculture. The rates of nitrogen on winter rape of different sowing time were tested on measuring the nitrogen, the phosphorus, potassium concentration in the plants at different time of growth. It was found that the concentration of the nitrogen, the phosphorus, potassium was changing depending on: • The development of the plants • Sowing time • The rates of nitrogen The concentration oh the food-supplements in the winter rape was declining depending on their growth time. The biggest concentration of the nitrogen and potassium during the term of vegetation was established in the winter rape that have been sown in early term, the phosphorus – in midterm. It was tested that results were getting better as the rates of the nitrogen were increased. The winter rape seed yield was growing till 180 kg ha-1.

Magistrantūros baigiamasis darbas atliktas 2011–2013 m. Aleksandro Stulginskio universiteto Bandymų stotyje ir Agroekosistemų ir dirvožemio mokslų instituto laboratorijoje. Tyrimų objektas – žieminis rapsas (Brassica napus L.) ir jo atskirų morfologinių dalių liekanos dirvoje. Taip pat, piktžolės: baltoji balanda, dirvinė pienė, kibusis lipikas. Tyrimų tikslas – nustatyti ir įvertinti atskirų žieminių rapsų morfologinių dalių liekanų – kūlenų, ražienojų ir šaknų (po derliaus nuėmimo, dirvoje irusių tris, septynis ir keturiolika mėnesių) – vandeninių ištraukų alelopatinę įtaką piktžolių (baltosios balandos, dirvinės pienės ir kibiojo lipiko) dygimui ir augimui. Tyrimų schema – A veiksnys – rapsų liekanos: 1) žieminių rapsų kūlenos; 2) žieminių rapsų ražienojai; 3) žieminių rapsų šaknys; B veiksnys – vandeninių ištraukų koncentracijos: 1) distiliuotas vanduo; 2) 1:6250 (rapsų liekanų ir vandens santykis); 3) 1:1250; 4) 1:250; 5) 1:50; 6) 1:10. Darbo rezultatai. Vertinant žieminių rapsų liekanų morfologinių dalių ir skaidymosi trukmės įtaką piktžolių sudygimui nustatyta, kad po derliaus nuėmimo labiausiai variavo dirvinės pienės sudygimo duomenys. Skirtingose žieminių rapsų šaknų ištraukose sudygo 94–100 % mažiau dirvinės pienės sėklų, nei distiliuotame vandenyje. Po trijų mėnesių skaidymosi geriausias sudygimo procentas (76,0 %) buvo kibiojo lipiko sėklų. Visos, septynis mėnesius skaidytos, žieminių rapsų liekanų ištraukos 46–82 % slopino dirvinės pienės sudygimą lyginant su... [toliau žr. visą tekstą] / The master wokr were conducted at Experimental Station and Laboratory of Agroecosystems and Soil Science Institute of the Aleksandras Stulginskis University in 2011–2013. Research object - winter oilseed rape (Brassica napus L.) and its various morphological parts of the residues in the soil. Also, weeds: Chenopodium album L., Galium aparine L., Sonchus arvensis L. The aim of investigations was to evaluate the allelopathic effect of aqueous extracts of winter oilseed rape residues (threshing remains, stubble and roots) on Chenopodium album L., Galium aparine L., Sonchus arvensis L. germination and early growth. Treatments of the investigations: Factor A – winter oilseed rape residues: 1) threshing remains, 2) stubble, 3) roots; Factor B – concentrations of aqueous extracts: 1) distilled water, 2) 1:6250 (ratio of oilseed rape residues and water), 3) 1:1250, 4) 1:250, 5) 1:50, 6) 1:10. The results of work. Evaluation of winter oilseed rape residues morphological parts and decomposition duration on weed emergence showed that after harvesting the most variavo Sonchus arvensis L germination data. Winter oilseed rape roots extracts germinated 94-100% units less Sonchus arvensis L seeds than in distilled water. All seven months biodegradable, winter oilseed rape residues extracts 46–82% units suppressed Sonchus arvensis L germination compared with distilled water. And after fourteen months of division all winter oilseed rape residues extracts stimulated (6,5 to 43%) Sonchus... [to full text]

Several factors including an unidentified endogenous substance were found to stimulate microsomal diacylglycerol acyltransferase (DGAT, EC 2.3.1.20) from a microspore-derived cell suspension culture of oilseed rape (Brassica napus L. cv Jet Neuf). Mg2+ salts were found to stimulate microsomal DGAT 14 to 23-fold. ATP and CoA were also found to stimulate the enzyme 2.4 and 12 fold respectively, although the effects were decreased in the presence of high Mg2+ concentrations. While microsomal DGAT activity was only slightly increased by the concentration of exogenous diacylglycerol in the reaction mixture it was increased substantially by the addition of exogenous phosphatidate. Other phospholipids tested were not found to have this stimulatory effect. During attempts to investigate possible covalent modification of the enzyme, the soluble fraction obtained from cell suspension homogenate was found to contain a small metastable organic molecule(s) which stimulated DGAT activity. Stimulation of microsomal DGAT by this factor was concentration dependent but not dependent on preincubation time. / xiii, 95 leaves : ill. ; 28 cm.

Previous research has shown that microsomal DGAT activity from cultures of Brassica napus was stimulated by human acylation stimulating protein (ASP) and bovine serum albumin (BSA). Genetic constructs were engineered to facilitate the expression of ASP or BSA in developing seeds to test the stimulatory effect of these proteins at the site of TAG formation. As well, genetic constructs were designed to produce a truncation of the BSA polypeptide in an attempt to localize the portion fo the macromolecule responsible for stimulation of DGAT activity. An oleosin promoter was used for seed specific expression and to express the polypeptides at a precisely cooridnated time when oil was accumulating in the developing seeds. Lipid analysis coordinated time when oil was accumlating in the developing seeds. Lipid analysis was performed on the seeds of transgenic plants designed to cytosolically express these mammalian proteins and the seeds of control plants. The first generation data revealed that the total lipid within the mature seeds of ASP and BSA plants was not significantly different from the total lipid of negative control plants using both gravimetric and low resolution-nuclear magnetic resonance methods of analysis. The seeds from ASP 8 and ASP 10 plants, however, did produce significantly more lipid on a per seed basis as compared to negative control plants. The levels of the fatty acid composition for total acyl lipids were measured in these first generation transgenic plants. ASP 3 had significantly lower levels of linoleic acid, ASP 14 had significantly lower levels of a-linolenic acid and BSA 11 had significantly higher levels of both of these fatty acids in comparison to negative control plants. / xix, 245 leaves : ill. ; 28 cm.