No description available.

Im Rahmen der Biogasgewinnung in Deutschland wurde Mais schnell zum beliebtesten Substrat für den Einsatz in Biogasanlagen. Die damit verbundene, rasante Steigerung der Maisanbaufläche wurde mit Einführung des „Maisdeckels“ (EEG 2012, § 27) vorerst gestoppt. Dieser begrenzt die Nutzung von Mais und Getreidekorn als Substrat in Biogasanlagen (mit Inbetriebnahme nach 1.1.2012) bei 60 % sofern ein Anspruch auf Förderung bestehen soll. Dennoch ist die Akzeptanz des Maisanbaus in der Öffentlichkeit stark gesunken und wird unter dem Begriff „Vermaisung“ mit einer Vielzahl negativer Aspekte diskutiert. Hierzu gehören neben ökologische Folgen, wie Biodiversitätsverlust und Grünlandumbrüchen auch ökonomische wie eine Erhöhung der Pachtpreise und ethische Argumente wie der „Teller oder Tank“ Konflikt. Um zukünftig sowohl ökonomischen als auch ökologischen Ansprüchen zu genügen, bietet der Maisanbau mit Stangenbohnen in Mischkultur eine interessante Alternative. Die Stangenbohnen bieten eine Nahrungsquelle für Bestäuberinsekten und das Potential die Stickstoffdüngung in der Mischkultur zu reduzieren. Zur Nahrungsmittelproduktion ist dieses System in den Tropen weit verbreitet und auch in Deutschland konnte es auf Anhieb in Vorversuchen zur Biomasseproduktion sehr hohe Erträge erzielen. Die vielversprechenden ersten Erfahrungen führen zu der Frage, ob spezielle Maisgenotypen und –zuchtprogramme sinnvoll sind, welche die Erträge weiter steigern können, oder ob die gängigen Maissorten geeignet sind. Hierzu wurden zunächst 2012 180 Testhybriden (90 Flintlinien mit einem Denttester sowie 90 Dentlinien mit einem Flinttester) sowohl im Reinanbau (10 Maispflanzen /m²) als auch in Mischkultur (7,5 Maispflanzen/m²) mit der Stangenbohnensorte „Neckarkönigin“ (7,5 Bohnenpflanzen/m²) an drei Standorten (Göttingen, Einbeck, Grucking) angebaut, von denen lediglich Einbeck auswertbar war. Aufgrund der Gesamttrockenmasseleistung ihrer Testkreuzungen wurden für jedes Anbausystem die besten 20 Flint- und 20 Dentlinien selektiert. Die Bohnenertragsanteile lagen auf Grund der Frühreife der „Neckarkönigin“ bei durchschnittlich nur 5 % und resultierten in der Aufnahme der Bohnensorten „Bobis a grano nero“ und „Anellino verde“ in die Versuche der Mischkultur im folgenden Jahr. Die selektierten Maislinien wurden im Winterzuchtgarten erneut mit einem Tester des anderen Genpools gekreuzt und 2013 in dem Anbausystem angebaut, in dem sie im Vorjahr selektiert wurden. Der Anbau erfolge an drei Standorten (Göttingen, Einbeck, Eutingen). Auf Grund der schlechten Frühjahrswitterung konnten nur die Versuche in Göttingen und Einbeck auswertet werden. Die Bohnenertragsanteile 2013 lagen bei durchschnittlich nur 2 %, jedoch konnte sich „Anellino verde“ durch eine ausgeprägte Spätreife auszeichnen. Aus den 20 Testhybriden je Genpool und Anbausystem wurden die besten 5 Flint- bzw. Dentlinien je Anbausystem selektiert. Bei den Flintlinien aus der Mischkultur wurde aus versuchstechnischen Gründen nur 4 Linien selektiert. Im Winterzuchtgarten wurden die 5 Flint- und Dentlinien, welche im Reinanbau selektiert wurden, faktoriell miteinander gekreuzt. Gleiches gilt für die 4 Flint- und 5 Dentlinien aus der Mischkultur. So entstanden 45 Experimentalhybriden, welche im letzten Versuchsjahr 2014 sowohl in Reinanbau mit 7,5 Maispflanzen/m² und 10 Maispflanzen/m² als auch in Mischkultur mit „Anellino verde“ (7,5 Maispflanzen/m² und 10 Bohnenpflanzen/m²) an den Standorten Göttingen, Einbeck und Eutingen untersucht wurden. In diesem Jahr konnten Bohnenertragsanteile von bis zu 13 % erreicht werden. In der Maiszüchtung werden bei der Selektion der Trockenmasseertrag und der Trockensubstanzgehalt betrachtet. Zur Berechnung des erwarteten Selektionserfolges wurde daher mit dem reifekorrigierten Ertrag (RekoE) ein Merkmal berechnet, welches Trockenmasseertrag und Trockensubstanzgehalt berücksichtigt. Für dieses Merkmal zeigen 2012 signifikante Maisgenotyp x Anbausystem Interaktionen, dass ein spezielles Zuchtprogramm zur Entwicklung von Maissorten für den Anbau in Mischkultur sinnvoll sein kann. Allerdings lagen die genetischen Korrelationen zwischen RekoE im Reinanbau und RekoE in Mischkultur bei 0,76 – 0,83. Diese hohen Korrelationen lassen eine indirekte Selektion auf Mischkultureignung des Maises attraktiv erscheinen. Hierbei würde im Reinanbau indirekt auf das Zielmerkmal (Mischkultureignung) selektiert. Unter Berücksichtigung, dass eine Selektion in Mischkultur (direkte Selektion) zusätzliche Ressourcen verlangt und Mais ohnehin im Reinanbau in der praktischen Maiszüchtung getestet wird, konnte kein Vorteil auf Seiten der direkten Selektion gegenüber der Selektion im Reinanbau (indirekte Selektion) bei den Flinttesthybriden ermittelt werden. Bei den Denttesthybriden hingegen konnten Vorteile einer direkten Selektion ermittelt werden, da in der Mischkultur die Heritabilität um 0,08 höher war als im Reinanbau. 2014 konnten keine Maisgenotyp x Anbausystem Interaktionen nachgewiesen werden und die Schätzwerte für die genetischen Korrelationen zwischen Reinanbau und Mischkultur lagen bei 1. Dies führt zu der Schlussfolgerung, dass wahrscheinlich kein eigenständiges Zuchtprogramm für Mais in Mischkultur zu rechtfertigen ist. Stattdessen könnte zunächst im Reinanbau eine Vorselektion stattfinden mit einer abschließenden Prüfung in Mischkultur. Obwohl in den Versuchen nur geringe Bohnenanteile realisiert wurden, resultierten aus den in Mischkultur selektierten Linien einige sehr leistungsstarke Hybriden. Für die zukünftige Etablierung der Mischkultur von Mais und Bohnen zur Biomasseproduktion gilt es nun auf Seiten der Bohne das genetische Potential für dieses Anbausystem zu untersuchen und zu nutzen. Erste Begleitversuche im Rahmen dieser Arbeit haben gezeigt, dass hier ein enormes Potential liegt.

No description available.

No description available.

Changes in cis- and trans-regulatory elements are among the prime sources of genetic and phenotypical variation at species level. The introduction of cis- and trans- regulatory variation has played important roles in driving diversity, phenotypical differentiation, and evolution of humans. Therefore, variation that occurs on cis- and trans- regulatory elements becomes imperative to better understanding of human genetic diversity and its evolution. In this research, around 3360 gene regulatory factors (GRF) from the human genome were catalogued. This catalog includes genes that code for proteins that perform gene regulatory activities such DNA-depending transcription, RNA polymerase II transcription cofactor and co-repressor activity, chromatin binding and remodeling, among other 218 regulatory functions. This GRF catalog allowed us to initially explore how some GRF genes have evolved in humans, archaic humans (Neandertal and Denisovan) and non-human primate species. We discussed the likely phenotypical and medical effects that evolutionary changes in GRF genes may have introduced into the human genome; for instance, traits associated to speech and language capabilities, genomic recombination hotspots, diseases, among others. By using genome-wide datasets, we additionally looked for GRFs likely to be candidates for positive selection in three human populations: Utah Residents with Northern and Western Ancestry (CEU), Han Chinese in Beijing (CHB), and Yoruba in Ibadan (YRI). As result, we produced a set of candidates that gathers genes that may have contributed in shaping the phenotypical diversity currently observed in these populations; for instance, by introducing regulatory diversity at population-specific level. We additionally identified six GRF classes enriched for genes located in regions that are likely candidates for positive selection at population specific level. We found that out of the 41 DNA-binding GRF classes classified so far, six groups exhibited enrichment for genes located on regions that may have been under positive selection: C2H2 zinc finger, KRAB-ZNF zinc finger, Homeo domain, Tryptophan cluster, Fork head/winged helix and, and High-mobility HMG domain. We additionally identified three KRAB-ZNF gene clusters, in the chromosomes one, three, and 16, for the Asian population that exhibit regions with extended haplotype homozygosity EHH (larger than 100 kb). This EHH suggests that these regions have undergone positive selection in CHB population. Finally, considering that a representative fraction of the phenotypic diversity observed between humans and its closely related species are likely explained by changes in cis-regulatory elements (CREs), we investigated putative binding sites for the transcription factor GABPa. Using ChIP-Seq data generated from a human cell line (HEK293T), 11,619 putative GABPa CREs were found, Out of which 224 are putative human-specific. To experimentally validate the transcriptional activity of these human-specific CREs, reporter gene essays and knock-down experiments were performed. Our results supported the functionality of these human-specific GABPa CREs and suggest that at least 1,215 genes are primary targets of GABPa. Finally, further analyses depict scenarios that put together transcriptional regulation by GABPa and the evolution of particular human traits; for instance, cognitive abilities, breast morphology, lipids and glucose metabolic pathways, among others.

In advanced robot applications, the challenge today is that the robot should perform different successive subtasks to achieve one or more complicated tasks similar to human. Hence, this kind of tasks required to combine different kind of sensors in order to get full information about the work environment. However, from the point of view of control, more sensors mean more possibilities for the structure of the control system. As shown previously, vision and force sensors are the most common external sensors in robot system. As a result, in scientific papers it can be found numerous control algorithms and different structures for vision/force robot control, e.g. shared, traded control etc. The lacks in integration of vision/force robot control could be summarized as follows: • How to define which subspaces should be vision, position or force controlled? • When the controller should switch from one control mode to another one? • How to insure that the visual information could be reliably used? • How to define the most appropriated vision/force control structure? In many previous works, during performing a specified task one kind of vision/force control structure has been used which is pre-defined by the programmer. In addition to that, if the task is modified or changed, it would be much complicated for the user to describe the task and to define the most appropriated vision/force robot control especially if the user is inexperienced. Furthermore, vision and force sensors are used only as simple feedback (e.g. vision sensor is used usually as position estimator) or they are intended to avoid the obstacles. Accordingly, much useful information provided by the sensors which help the robot to perform the task autonomously is missed. In our opinion, these lacks of defining the most appropriate vision/force robot control and the weakness in the utilization from all the information which could be provided by the sensors introduce important limits which prevent the robot to be versatile, autonomous, dependable and user-friendly. For this purpose, helping to increase autonomy, versatility, dependability and user-friendly in certain area of robotics which requires vision/force integration is the scope of this thesis. More concretely: 1. Autonomy: In the term of an automatic decision system which defines the most appropriated vision/force control modes for different kinds of tasks and chooses the best structure of vision/force control depending on the surrounding environments and a priori knowledge. 2. Versatility: By preparing some relevant scenarios for different situations, where both the visual servoing and force control are necessary and indispensable. 3. Dependability: In the term of the robot should depend on its own sensors more than on reprogramming and human intervention. In other words, how the robot system can use all the available information which could be provided by the vision and force sensors, not only for the target object but also for the features extraction of the whole scene. 4. User-friendly: By designing a high level description of the task, the object and the sensor configuration which is suitable also for inexperienced user. If the previous properties are relatively achieved, the proposed robot system can: • Perform different successive and complex tasks. • Grasp/contact and track imprecisely placed objects with different poses. • Decide automatically the most appropriate combination of vision/force feedback for every task and react immediately to the changes from one control cycle to another because of occurrence of some unforeseen events. • Benefit from all the advantages of different vision/force control structures. • Benefit from all the information provided by the sensors. • Reduce the human intervention or reprogramming during the execution of the task. • Facilitate the task description and entering of a priori-knowledge for the user, even if he/she is inexperienced.

Die Arbeit beschreibt zuerst alle relevanten Grundlagen zum angeborenen und erworbenen Immunsystem. Insbesondere die anatomischen und histologischen Bestandteile und deren Funktion, sowie Blutbildung, Lymphozyten-Selektion und Interaktion der Bestandteile. Antikörperklassen und Blutzellen werden dabei ebenso tabellarisch zusammengefasst. Die ablaufenden Prozesse der angeborenen und erworbenen Immunantwort (letztere unterteilt in humoral und zellvermittelt, sowie primär und sekundär) werden näher erläutert. Ebenso wird die Antigenerkennung und die Funktionalität von B-Zellen und T-Zellen detailliert erklärt. Anschließend werden intensiv Störungen des Immunsystems wie Allergien und Immunsuppressionen beschrieben. Anhand etlicher Stoffe und Stoffklassen, wie Cyclosporin A, Thalidomid und polyhalogenierter Kohlenwasserstoffe, werden die vielfältigen Wirkmechanismen toxikologischer Substanzen auf das Immunsystem beschrieben und anschaulich dargestellt. Zuletzt wird ein Vorschlag unterbreitet, wie der Inhalt in das Toxnetz-Körpermodell eingearbeitet werden kann. Als Beispiel wurde der immunmodulierende Antikörper Pembrolizumab ausgewählt, ein Protein, welches bei der Krebstherapie eingesetzt wird und die T-Zell-Erkennung von Krebszellen wieder aktiviert.

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.

In dieser Arbeit schlagen wir die Verwendung von materialisierten Anfragen als Indexstruktur für RDF-Daten vor. Wir streben eine Reduktion der Bearbeitungszeit durch die Minimierung der Anzahl der Vergleiche zwischen Anfrage und RDF Datenmenge an. Darüberhinaus betonen wir die Rolle von Kostenmodellen und Indizes für die Auswahl eines efizienten Ausführungsplans in Abhängigkeit vom Workload. Wir geben einen Überblick über das Problem der Auswahl von materialisierten Anfragen in relationalen Datenbanken und diskutieren ihre Anwendung zur Optimierung der Anfrageverarbeitung. Wir stellen RDFMatView als Framework für SPARQL-Anfragen vor. RDFMatView benutzt materializierte Anfragen als Indizes und enthalt Algorithmen, um geeignete Indizes fur eine gegebene Anfrage zu finden und sie in Ausführungspläne zu integrieren. Die Auswahl eines effizienten Ausführungsplan ist das zweite Thema dieser Arbeit. Wir führen drei verschiedene Kostenmodelle für die Verarbeitung von SPARQL Anfragen ein. Ein detaillierter Vergleich der Kostmodelle zeigt, dass ein auf Index-- und Prädikat--Statistiken beruhendes Modell die genauesten Informationen liefert, um einen effizienten Ausführungsplan auszuwählen. Die Evaluation zeigt, dass unsere Methode die Anfragebearbeitungszeit im Vergleich zu unoptimierten SPARQL--Anfragen um mehrere Größenordnungen reduziert. Schließlich schlagen wir eine einfache, aber effektive Strategie für das Problem der Auswahl von materialisierten Anfragen über RDF-Daten vor. Ausgehend von einem bestimmten Workload werden algorithmisch diejenigen Indizes augewählt, die die Bearbeitungszeit des gesamten Workload minimieren sollen. Dann erstellen wir auf der Basis von Anfragemustern eine Menge von Index--Kandidaten und suchen in dieser Menge Zusammenhangskomponenten. Unsere Auswertung zeigt, dass unsere Methode zur Auswahl von Indizes im Vergleich zu anderen, die größten Einsparungen in der Anfragebearbeitungszeit liefert. / In this thesis, we propose to use materialized queries as a special index structure for RDF data. We strive to reduce the query processing time by minimizing the number of comparisons between the query and the RDF dataset. We also emphasize the role of cost models in the selection of execution plans as well as index sets for a given workload. We provide an overview of the materialized view selection problem in relational databases and discuss its application for optimization of query processing. We introduce RDFMatView, a framework for answering SPARQL queries using materialized views as indexes. We provide algorithms to discover those indexes that can be used to process a given query and we develop different strategies to integrate these views in query execution plans. The selection of an efficient execution plan states the topic of our second major contribution. We introduce three different cost models designed for SPARQL query processing with materialized views. A detailed comparison of these models reveals that a model based on index and predicate statistics provides the most accurate cost estimation. We show that selecting an execution plan using this cost model yields a reduction of processing time with several orders of magnitude compared to standard SPARQL query processing. Finally, we propose a simple yet effective strategy for the materialized view selection problem applied to RDF data. Based on a given workload of SPARQL queries we provide algorithms for selecting a set of indexes that minimizes the workload processing time. We create a candidate index by retrieving all connected components from query patterns. Our evaluation shows that using the set of suggested indexes usually achieves larger runtime savings than other index sets regarding the given workload.