Zugl.: Bremen, Univ., Diss., 2005

Thesis (doctoral)--Swedish University of Agricultural Sciences, 2000. / Includes bibliographical references.

Hohenheim, Univ., Diss., 2004. / Aus: Journal of Agricultural Science (Cambridge) 142, 29-40 , Journal of Plant Diseases and Protection, Special Issue XIX, 151-159 , European Journal of Agronomy 20, 351-361 , Weed Research [2005, im Druck].

University, Diss., 2001--München.

Techn. Hochsch., Diss., 2002--Aachen.

Recently meta-heuristics have become a popular solution methodology, in terms of both research and application, for solving combinatorial optimization problems. Meta-heuristic methods guide simple heuristics or priority rules designed to solve a particular problem. Meta-heuristics enhance these simple heuristics by using a higher level strategy. The advantage of using meta-heuristics over conventional optimization methods is meta-heuristics are able to find good (near optimal) solutions within a reasonable computation time. Investigating this line of research is justified because in most practical cases with medium to large scale problems, the use of meta-heuristics is necessary to be able to find a solution in a reasonable time. The specific meta-heuristic studied in this research is, Meta-RaPS; Meta-heuristic for Randomized Priority Search which is developed by DePuy and Whitehouse in 2001. Meta-RaPS is a generic, high level strategy used to modify greedy algorithms based on the insertion of a random element (Moraga, 2002). To date, Meta-RaPS had been applied to different types of combinatorial optimization problems and achieved comparable solution performance to other meta-heuristic techniques. The specific problem studied in this dissertation is parameter setting of Meta-RaPS. The topic of parameter setting for meta-heuristics has not been extensively studied in the literature. Although the parameter setting method devised in this dissertation is used primarily on Meta-RaPS, it is applicable to any meta-heuristic's parameter setting problem. This dissertation not only enhances the power of Meta-RaPS by parameter tuning but also it introduces a robust parameter selection technique with wide-spread utility for many meta-heuristics. Because the distribution of solution values generated by meta-heuristics for combinatorial optimization problems is not normal, the current parameter setting techniques which employ a parametric approach based on the assumption of normality may not be appropriate. The proposed method is Non-parametric Based Genetic Algorithms. Based on statistical tests, the Non-parametric Based Genetic Algorithms (NPGA) is able to enhance the solution quality of Meta-RaPS more than any other parameter setting procedures benchmarked in this research. NPGA sets the best parameter settings, of all the methods studied, for 38 of the 41 Early/Tardy Single Machine Scheduling with Common Due Date and Sequence-Dependent Setup Time (ETP) problems and 50 of the 54 0-1 Multidimensional Knapsack Problems (0-1 MKP). In addition to the parameter setting procedure discussed, this dissertation provides two Meta-RaPS combinatorial optimization problem applications, the 0-1 MKP, and the ETP. For the ETP problem, the Meta-RaPS application in this dissertation currently gives the best meta-heuristic solution performance so far in the literature for common ETP test sets. For the large ETP test set, Meta-RaPS provided better solution performance than Simulated Annealing (SA) for 55 of the 60 problems. For the small test set, in all four different small problem sets, the Meta-RaPS solution performance outperformed exiting algorithms in terms of average percent deviation from the optimal solution value. For the 0-1 MKP, the present Meta-RaPS application performs better than the earlier Meta-RaPS applications by other researchers on this problem. The Meta-RaPS 0-1 MKP application presented here has better solution quality than the existing Meta-RaPS application (Moraga, 2005) found in the literature. Meta-RaPS gives 0.75% average percent deviation, from the best known solutions, for the 270 0-1 MKP test problems.

Invertasen spielen eine zentrale Rolle im Metabolismus der Pflanzen und werden über eine Vielzahl von Faktoren in ihrer Regulation beeinflusst. Invertasen mit pH-Optimum im sauren Bereich liegen dabei als vakuoläre und zellwandgebundene Isoformen einer Genfamilie in den Pflanzen vor. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zum ersten Mal 9 putative Invertasen aus der Nutzpflanze Brassica napus, sowie 4 weitere putative Mitglieder der bereits bekannten Tabakinvertasenfamilie isoliert und Expressionsprofile für die neu klonierten Invertasen erstellt. Symplastisch isolierte Zellen, wie z. B. Pollen und Pollenschläuche, sind auf die Expression zellwandgebundener Invertasen besonders angewiesen, da sie Kohlen-hydrate primär in Form von Fructose und Glucose aufnehmen, die über die Invertasen-vermittelte Spaltung aus Saccharose gebildet werden. An Tabak hatten Goetz et al. (2001) gezeigt, dass eine Inhibierung dieser pollen¬spezi¬fischen Invertaseaktivität zu männlich sterilen Pflanzen führt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde nachgewiesen, dass durch Inhibierung der Zellwandinvertase¬aktivität mittels Antisense-Technik oder Expression des proteinogenen Invertase-Inhbitors AtC/VIF2 auch männlich sterile Arabidopsis-Pflanzen generiert werden können. Ein Aktivitätsvergleich der Invertase-promotoren von Nin88 aus Tabak und AtcwINV2 aus Arabidopsis im jeweiligen homo- und heterologen System zeigte jedoch, dass der Einsatz dieser pollenspezifischen Promotoren zur Erzeugung männlich steriler Pflanzen über Familiengrenzen hinweg nicht möglich ist. Neben ihrer Funktion als Energieträger stellen Kohlenhydrate auch Signalmoleküle dar, die in die Regulation zentraler Prozesse der Pflanzen eingreifen. Anhand von Keimungsanalysen mit Arabidopsis-Pollen wurde festgestellt, dass Hexokinase-unabhängige Signalingwege involviert sein müssen, um ein Auskeimen der Pollen zu ermöglichen. Dabei kann die Hexokinase-vermittelte Inhibition der Pollenkeimung vermutlich durch die Beteiligung anderer Signaling-Wege aufgehoben werden. Es wurde außerdem die zuckerabhängige Ausbildung blasenartiger Strukturen an Arabidopsis-Pollen nachgewiesen, die vermutlich durch einen Zucker-spezifischen Abbruch des Pollenschlauchwachstums gebildet werden. / Invertases with acid pH-optimum play a central role in plant metabolism and are regulated by numerous biotic and abiotic factors. They consist of vacuolar and extracellular isoforms of a gene family in plants. For the first time 9 putative members of the invertase family of Brassica napus, as well as 4 additional putative tobacco acid invertases were cloned in this work and expression profiles were analysed. Symplastically isolated cells, like pollen and pollen tubes, in particular depend on the expression of extracellular invertases, since they prefer the uptake of glucose and fructose. These hexoses are generated by the invertase-mediated cleavage of sucrose. Goetz et al. (2001) have shown on tobacco that inhibition of the pollen specific invertase activity lead to male sterile plants. In this work it was shown that inhibition of cell wall invertase activity via antisense technology or expression of the proteinaceous invertase inhbitor AtC/VIF2 also causes male sterility in Arabidopsis thaliana. Comparison of the promoter activities of the invertases Nin88 (tobacco) and AtcwINV2 (Arabidopsis) in the corresponding homo- and heterologous systems revealed that the use of these pollen specific promoters for generating male sterile plants is not possible in diverse plant families. Besides their function as energy source, carbohydrates are signaling molecules that influcence regulation of central processes in the plants. On the basis of germination assays with Arabidopsis pollen, it was shown that hexokinase-independent signaling pathways must be involved to permit normal pollen germination. In this context, hexokinase-mediated inhibition of pollen germination might be overrode by the involvement of other signaling pathways. In addition, the sugar-dependent generation of bubble-like structures at Arabidopsis pollen was demonstrated, which might be caused by the sugar-specific interruption of pollen tube growth.

Memoria para optar al ti tulo profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables

Under 2013 förbjöds behandling av blommande grödor med de systematiska neonikotinoiderna imidakloprid, klotianidin och tiametoxam i EU. Ett flertal studier och rapporter hade visat att pollinerande biarter kan uppleva subletala effekter av att konsumera neonikotinoid. Oro rådde om bin blir förgiftade av neonikotinoider funna i pollen och nektar hos dessa blommade grödor. Därför har jag undersökt på en kommunal nivå om neonikotinoidbetade rapsareal generellt har medfört en negativ effekt på förekomst av rapspollinerande vildbin. Studien använde observationsdata från medborgarforskning angående 46 vildbiarter som är vanliga i och omkring åkrar, varav 19 är vanliga i rapsfält. Jag sammanställde data över pollinatörer och areal åker med andel raps mellan 2002 och 2020 för 202 kommuner i södra Sverige. Med hjälp av ”Generalized linear mixed model” undersökte jag sambandet mellan oddset att observera rapspollinerande arter bland pollinatörerna och rapsareal. Resultatet visade ingen effekt av ökad mängd raps på rapsbesökare och ingen lägre mängd pollinatörer mellan 2008–2013 då neonikotinoidbetad raps förekom som mest. Frånvaro av negativ effekt på vildbin kan vara på grund av låga koncentrationer av neonikotinoider i nektar och pollen över skalan för denna studie. En eventuell negativ effekt av neonikotinoider från mer raps kan möjligtvis ha vägts upp av den positiv effekt i form av extra resurser som ökar tillväxten hos lokala populationer. Framtida studier uppmanas att vidare undersöka variationen i exponering av neonikotinoider från raps beroende på beteendemässiga skillnader som tillexempel flygtid och socialstruktur. / In 2013, treatment of flowering crops with the systematic neonicotinoids imidacloprid, clothianidin and thiamethoxam were prohibited by the EU. Several studies and reports had shown that pollinating bees can experience sublethal effects by consuming neonicotinoids. Concerns regarded whether bees would be poisoned by neonicotinoids found in pollen and nectar of these flowering crops. Therefore, I have examined on a municipal level, whether area of rapeseed treated with neonicotinoids have generally caused a negative effect on the abundance of wild bees which pollinate on rapeseed. The study used citizen-based observational data of 46 wild bee-species that are common in and around agricultural fields, 19 of which are common in rapeseed-fields. I compiled data regarding pollinators and area of agricultural field with proportions of rapeseed-fields between 2002 and 2020 for 202 municipalities in South Sweden. Using Generalized linear mixed model, I examined the connection between odds of observing rapeseed-pollinating species among pollinators and the area of rapeseed. The result showed no effect from increased amount of rapeseed on rapeseedpollinators and no reduced number of pollinators between 2008-2013, the periodwhenneonicotinoid-treated rapeseed was most abundant. The absence of a negative effect on wild bees could be caused by low concentrations of neonicotinoids in nectar and pollen. Also, possible negative effects of neonicotinoids from rapeseed could possibly be outweighed by a positive effect from additional resources that increases local population growth. Future studies are encouraged to further examine varied exposure of neonicotinoids from rapeseed based of behavioural differences like flight-time and social structure of wild bees.

Vitstjärnig blåhake, Luscinia svecica cyanecula, är en underart av blåhake som häckar på den europeiska kontinenten. Dess naturliga livsmiljö består av vassbälten i närheten av vattendrag eller våtmarker, men sedan 1990-talet har den upptäckts häckande och födosökande i rapsfält i allt högre grad. Detta har undersökts i bland annat Tyskland, Frankrike och Österrike och man har kommit fram till att rapsfälten är lämpliga som habitat då de ger stor tillgång till insekter som är blåhakens huvudföda. Dessutom ger rapsens täta bladstruktur tillräckligt skydd från predation samt hjälper till att bibehålla fuktigheten i marken vilket i sin tur ökar förekomsten av insekter. Klimatförändringarna har gjort att många fågelarter expanderat sitt utbredningsområde norrut när väderförhållanden i deras ordinarie utbredningsområde sakta men säkert förändras och temperaturerna ökar. Den vitstjärniga blåhaken verkar genomgå en sådan expansion för tillfället och den observeras allt oftare i Sverige. Denna uppsats undersöker ifall den vitstjärniga blåhaken kan komma att förekomma i svenska rapsfält inom en snar framtid och vilka implikationer detta kan ha för svenskt jordbruk när det kommer till naturvård. Detta genom att granska relevant litteratur. Mycket pekar mot att den vitstjärniga blåhaken kommer uppträda i våra svenska rapsfält inom det närmaste årtiondet. Många studier som gjorts av jordbrukets påverkan på fågelpopulationer har visat att populationer av jordbruksmarkspecialister påverkas negativt av intensifiering av jordbruket. I framtiden bör svenska jordbrukare samarbeta med naturvårdsspecialister för att etablera hållbara praktiker och säkerställa bevarandet av vår biologiska mångfald när fler arter övergår till antropogena habitat som substitut för sina naturliga habitat.