Matka koulun kestävän kehittämisen maisemassa

A Journey in the Landscape of Sustainable School Development “A Journey in the Landscape of Sustainable School Development” is a story of the Sorrila School development process. This research deals with a school development project as a process, and as a part of international projects on Education for Sustainable Development, with ENSI (Environment and School Initiatives) being the most important. The main purpose of the study was to analyze the change process as a general phenomenon as well as the learning connected to it. The research describes the development period 2001–2008 at the Sorrila Primary school. The research questions are as follows: 1. What did pupils learn during the research and development period? 2. How did the coordinating teacher develop personally? 3. How were the ENSI targets and other closely linked projects reached? 4. What was the feedback from the pupils, their parents and other teachers at the school? 5. How did the developing process proceed in 2001–2008? The method used was integrating action research, which also had ethnographical elements. Narrative was the form of the data as well as the manner of reporting. The method as a whole was integrating, ethnographical action research as a story. The research data consisted mostly of Knowledge Forum notes written by the teacher-researcher. Knowledge Forum is an Internetbased collaborative knowledge-building programme. Pupils’, parents’ and other teachers’ feedback, newspaper articles and students’ writings complied the data, which consists of material from seven years. Sustainable development was the basis of the school improvement. The targets of the United Nations Decade of Education for Sustainable Development (2005–2014) were part of the development projects. According to the research results the school was seen as part of complex systems where manifold and interactive learning took place. The learning of pupils, teachers and the school as a community can be characterised socioculturally. The school was able to reach a level of collaborative transformative learning. As well as several concrete projects, such as Comenius school project, school development consisted of networking at many levels. Along with the projects and networking, the school was able to apply the pedagogy of connection, by carrying out integrative and cross-disciplinary themes and using various learning and teaching methods. International cooperation was a natural part of the work. A figure of Aunt Green, the role model of the teacher researcher, was an innovation which resembled a change agent. The other role of the teacherresearcher as a coordinator, was important for her own professional development. According to the results the change process, which relied on sustainable school development, led the school along a road of positive renewals. It was not a series of projects but an ongoing process. The objectives of the international projects were accomplished to a great extent during the research period. According to the principles of action research, the main results were put forward in order to help others to develop their schools. Frictions and problems as well as positive experiences and rejecting dualities were seen as change forces. Keywords: education for sustainable development (ESD), sustainable school development, teacher professional development, integrating, pedagogy of connection, transformative learning

Potato virus A as a heterologous protein expression tool in plants

Viruksien käyttö tuotekehityksen ja tutkimuksen vaatimien proteiinien tuottamiseen, syötävien rokotteiden kehittämiseen ja geeniterapiaan edustavat kasvavia biotekniikan sovellusalueita. Perunan A-virus (PVA) kuuluu potyviruksiin, joiden proteiinit tuotetaan aluksi yhtenä suurena molekyylinä, joka pilkotaan yksittäisiksi proteiineiksi viruksen itsensä tuottamilla entsyymeillä. Siten virusgenomiin lisätty vieras geeni käännetään proteiiniksi virusproteiinien mukana. Lopputuloksena kaikkia proteiineja tuotetaan kasvisoluissa samansuuruinen määrä. Lisäksi, viruksen proteiinikuoren koontimekanismi sallii perintöaineksen merkittävän lisäyksen ilman että viruksen tartutuskyky merkittävästi heikkenee. Koska virus monistuu ja leviää koko kasviin, jo melko pieni määrä kasveja riittää huomattavan proteiinimäärän tuottamiseen esimerkiksi säännösten mukaisessa kasvihuoneessa. Tämän työn tarkoituksena oli muuntaa PVA:n genomia siten, että virus soveltuisi yhden vieraan proteiinin tai useiden erilaisten proteiinien samanaikaiseen tuottamiseen kasveissa. Aluksi kokeiltiin viruksen replikaasia ja kuoriproteiinia koodaavien genomialueiden välistä kohtaa ja ihmisestä peräisi olevaa geeniä, joka tuotti S-COMT-entsyymiä (katekoli-O-metyylitransferaasi). Sen aktiivisuuden rajoittaminen auttaa Parkinsonintaudin hoidossa. Kasvissa tuotettua S-COMT:ia voitaisiin käyttää lääkekehityksessä estolääkkeiden testaukseen. Kahden viikon kuluttua tartutuksesta tupakan lehdissä oli entsymaattisesti aktiivista S-COMT:ia n. 1 % lehden liukoisista proteiineista. PVA:n P1-proteiinia koodaavalta alueelta oli paikannettu kohta, johon ehkä voitaisiin siirtää vieras geeni. Asia varmistettiin siirtämällä tähän kohtaan meduusan geeni, joka tuottaa UV-valossa vihreänä fluoresoivaa proteiinia (GFP). GFP-geeniä kantava PVA levisi kasvissa ja lisääntyi n. 30-50 %:iin viruksen normaalista pitoisuudesta. Koko kasvi fluoresoi vihreänä UV-valossa. Vieras geeni voidaan sijoittaa myös potyviruksen P1- ja HCpro-proteiineja koodaavien alueiden väliin. Samaan PVA-genomiin siirrettiin kolme geeniä, yksi kuhunkin kolmesta kloonauskohdasta: GFP-geeni P1:n sisälle, merivuokon lusiferaasigeeni P1/HCpro-kohtaan ja bakteerin beta-glukuronidaasigeeni (GUS) replikaasi/kuoriproteiini-kohtaan. Virusgenomin ja itse viruksen pituudet kasvoivat 38 %, mutta virus säilytti tartutuskykynsä. Se levisi kasveissa saavuttaen n. 15 % viruksen normaalista pitoisuudesta. Kaikki kolme vierasta proteiinia esiintyivät lehdissä aktiivisina.

Modern techniques in detection, identification and quantification of bacteria and peptides from foods

Standards have been placed to regulate the microbial and preservative contents to assure that foods are safe to the consumer. In a case of a food-related disease outbreak, it is crucial to be able to detect and identify quickly and accurately the cause of the disease. In addition, for every day control of food microbial and preservative contents, the detection methods must be easily performed for numerous food samples. In this present study, quicker alternative methods were studied for identification of bacteria by DNA fingerprinting. A flow cytometry method was developed as an alternative to pulsed-field gel electrophoresis, the golden method . DNA fragment sizing by an ultrasensitive flow cytometer was able to discriminate species and strains in a reproducible and comparable manner to pulsed-field gel electrophoresis. This new method was hundreds times faster and 200,000 times more sensitive. Additionally, another DNA fingerprinting identification method was developed based on single-enzyme amplified fragment length polymorphism (SE-AFLP). This method allowed the differentiation of genera, species, and strains of pathogenic bacteria of Bacilli, Staphylococci, Yersinia, and Escherichia coli. These fingerprinting patterns obtained by SE-AFLP were simpler and easier to analyze than those by the traditional amplified fragment length polymorphism by double enzyme digestion. Nisin (E234) is added as a preservative to different types of foods, especially dairy products, around the world. Various detection methods exist for nisin, but they lack in sensitivity, speed or specificity. In this present study, a sensitive nisin-induced green fluorescent protein (GFPuv) bioassay was developed using the Lactococcus lactis two-component signal system NisRK and the nisin-inducible nisA promoter. The bioassay was extremely sensitive with detection limit of 10 pg/ml in culture supernatant. In addition, it was compatible for quantification from various food matrices, such as milk, salad dressings, processed cheese, liquid eggs, and canned tomatoes. Wine has good antimicrobial properties due to its alcohol concentration, low pH, and organic content and therefore often assumed to be microbially safe to consume. Another aim of this thesis was to study the microbiota of wines returned by customers complaining of food-poisoning symptoms. By partial 16S rRNA gene sequence analysis, ribotyping, and boar spermatozoa motility assay, it was identified that one of the wines contained a Bacillus simplex BAC91, which produced a heat-stable substance toxic to the mitochondria of sperm cells. The antibacterial activity of wine was tested on the vegetative cells and spores of B. simplex BAC91, B. cereus type strain ATCC 14579 and cereulide-producing B. cereus F4810/72. Although the vegetative cells and spores of B. simplex BAC91 were sensitive to the antimicrobial effects of wine, the spores of B. cereus strains ATCC 14579 and F4810/72 stayed viable for at least 4 months. According to these results, Bacillus spp., more specifically spores, can be a possible risk to the wine consumer.

Genetic diversity and microcystin production by Anabaena in the Gulf of Finland, Baltic Sea

Syanobakteerit (sinilevät) ovat olleet Itämeressä koko nykymuotoisen Itämeren ajan, sillä paleolimnologiset todisteet niiden olemassaolosta Itämeren alueella ovat noin 7000 vuoden takaa. Syanobakteerien massaesiintymät eli kukinnat ovat kuitenkin sekä levinneet laajemmille alueille että tulleet voimakkaimmiksi viimeisten vuosikymmenien aikana. Tähän on osasyynä ihmisten aiheuttama kuormitus, joka rehevöittää Itämerta. Suomenlahti, jota tämä tutkimus käsittelee, on kärsinyt tästä rehevöitymiskehityksestä muita Itämeren altaita enemmän. Syanobakteerit muodostavat jokakesäisiä kukintoja Suomenlahdella - niin sen avomerialueilla kuin rannoillakin. Yleisimmät kukintoja muodostavat syanobakteerisuvut ovat Nodularia, Anabaena ja Aphanizomenon. Kukinnat aiheuttavat paitsi esteettistä haittaa myös terveydellisen riskitekijän. Niiden myrkyllisyys liitetään usein Nodularia-suvun tuottamaan nodulariini-maksamyrkkyyn. Itämeren Aphanizomenon-suvun on todettu olevan myrkytön. Vaikka Itämeren kukintoja aiheuttavista Nodularia- ja Aphanizomenon-syanobakteereista tiedetään varsin paljon, on molekyylimenetelmiin pohjautuva syanobakteeritutkimus ohittanut Itämeren Anabaena-suvun monelta osin. Tämän työn tarkoituksena oli syventää käsitystämme Itämeren Anabaena-syanobakteerista, sen mahdollisesta myrkyllisyydestä, geneettisestä monimuotoisuudesta ja fylogeneettisista sukulaisuussuhteista. Tässä työssä eristettiin 49 planktista Anabaena-kantaa, joista viisi tuottivat mikrokystiinejä. Tämä oli ensimmäinen yksiselitteinen todiste, että Itämeren Anabaena tuottaa maksamyrkyllisiä mikrokystiini-yhdisteitä. Jokainen eristetty myrkyllinen Anabaena-kanta tuotti useita mikrokystiini-variantteja. Lisäksi mikrokystiinejä löydettiin kukintanäytteistä, joissa oli myrkkyä syntetisoivia geenejä sisältäneitä Anabaena-syanobakteereita. Myrkkyjä löydettiin molempina tutkimusvuosina 2003 ja 2004. Myrkkyjen esiintyminen ei siten ollut vain yksittäinen ilmiö. Tässä työssä saimme viitteitä siitä, että maksamyrkyllinen Anabaena-syanobakteeri esiintyisi vähäsuolaisissa vesissä. Tämä riippuvuussuhde jää kuitenkin tulevien tutkimuksien selvitettäväksi. Tässä työssä havaittiin mikrokystiinisyntetaasi-geenien inaktivoituminen Itämeren Anabaena-kannassa ja kukintanäytteissä. Kuvasimme Anabaena-kannan mikrokystiinisyntetaasigeenien sisältä insertioita, jotka hyvin todennäköisesti inaktivoivat myrkyntuoton. Insertion sisältäneeltä kannalta löysimme kuitenkin kaikki mikrokystiinisyntetaasigeenit osoittaen, että geenien olemassaolo ei välttämättä varmista kannan mikrokystiinintuottoa. Mielenkiintoista oli se, että inaktivaation aiheuttavia insertioita löytyi kukintanäytteistä molemmilta tutkimusvuosilta. Vastaavia insertioita ei kuitenkaan löydetty makean veden Anabaena-kannoista tai järvinäytteistä. On yleistä, että syanobakteerikukinnoista löytyy usean syanobakteerisuvun edustajia. Myrkyllisiä sukuja tai lajeja ei voida kuitenkaan erottaa mikroskooppisesti myrkyttömistä. Käsillä olevassa tutkimuksessa kehitettiin molekyylimenetelmä, jolla on mahdollista määrittää kukinnan mahdollisesti maksamyrkylliset syanobakteerisuvut. Tätä menetelmää sovellettiin Itämeren kukintojen tutkimiseen. Itämeren pintavesistä ja ranta-alueiden pohjasta eristetyt Anabaena-kannat osoittautuivat geneettisesti monimuotoisiksi. Tämä Anabaena-syanobakteerien geneettinen monimuotoisuus vahvistettiin monistamalla geenejä suoraan kukintanäytteistä ilman kantojen eristystä. Makeiden vesien ja Itämeren Anabaena-kannat ovat geneettisesti hyvin samankaltaisia. Geneettisissä vertailuissa kävi kuitenkin ilmi, että pohjassa elävien Anabaena-kantojen geneettinen monimuotoisuus oli suurempaa kuin pintavesistä eristettyjen kantojen. Itämeren Anabaena-kantojen sekvenssit muodostivat omia ryhmiä sukupuun sisällä, jolloin on mahdollista, että nämä edustavat Itämeren omia Anabaena-ekotyyppejä. Tämä tutkimus oli ensimmäinen, jossa uusin molekyylimenetelmin systemaattisesti selvitettiin Itämeren Anabaena-syanobakteerin geneettistä populaatiorakennetta, fylogeniaa ja myrkyntuottoa. Tulevaisuudessa monitorointitutkimuksissa on otettava huomioon myös Itämeren Anabaena-syanobakteerin mahdollinen maksamyrkyntuotto – erityisesti vähäsuolaisemmilla rannikkovesillä.

Preparation of Industrially Important Hydroxy Acids and Diacids from 2,2-Disubstituted Propane-1,3-Diols and Linear Primary Diols by Green Chemistry Methods

Environmentally benign and economical methods for the preparation of industrially important hydroxy acids and diacids were developed. The carboxylic acids, used in polyesters, alkyd resins, and polyamides, were obtained by the oxidation of the corresponding alcohols with hydrogen peroxide or air catalyzed by sodium tungstate or supported noble metals. These oxidations were carried out using water as a solvent. The alcohols are also a useful alternative to the conventional reactants, hydroxyaldehydes and cycloalkanes. The oxidation of 2,2-disubstituted propane-1,3-diols with hydrogen peroxide catalyzed by sodium tungstate afforded 2,2-disubstituted 3-hydroxypropanoic acids and 1,1-disubstituted ethane-1,2-diols as products. A computational study of the Baeyer-Villiger rearrangement of the intermediate 2,2-disubstituted 3-hydroxypropanals gave in-depth data of the mechanism of the reaction. Linear primary diols having chain length of at least six carbons were easily oxidized with hydrogen peroxide to linear dicarboxylic acids catalyzed by sodium tungstate. The Pt/C catalyzed air oxidation of 2,2-disubstituted propane-1,3-diols and linear primary diols afforded the highest yield of the corresponding hydroxy acids, while the Pt, Bi/C catalyzed oxidation of the diols afforded the highest yield of the corresponding diacids. The mechanism of the promoted oxidation was best described by the ensemble effect, and by the formation of a complex of the hydroxy and the carboxy groups of the hydroxy acids with bismuth atoms. The Pt, Bi/C catalyzed air oxidation of 2-substituted 2-hydroxymethylpropane-1,3-diols gave 2-substituted malonic acids by the decarboxylation of the corresponding triacids. Activated carbon was the best support and bismuth the most efficient promoter in the air oxidation of 2,2-dialkylpropane-1,3-diols to diacids. In oxidations carried out in organic solvents barium sulfate could be a valuable alternative to activated carbon as a non-flammable support. In the Pt/C catalyzed air oxidation of 2,2-disubstituted propane-1,3-diols to 2,2-disubstituted 3-hydroxypropanoic acids the small size of the 2-substituents enhanced the rate of the oxidation. When the potential of platinum of the catalyst was not controlled, the highest yield of the diacids in the Pt, Bi/C catalyzed air oxidation of 2,2-dialkylpropane-1,3-diols was obtained in the regime of mass transfer. The most favorable pH of the reaction mixture of the promoted oxidation was 10. The reaction temperature of 40°C prevented the decarboxylation of the diacids.

Disturbance in boreal spruce forest - immediate dynamics from stand to understorey level

The immediate effects of two human-related vegetation disturbances, (1) green tree retention (GTR) patch felling and scarification by harrowing and (2) experimental understorey vegetation layer removal, were examined in boreal forest stands in Finland. Effects of GTR patch felling and scarification on tree uprootings, on coarse woody debris (CWD) and on epixylic plant community were followed in upland and in paludified forest types. Uprootings increased considerably during 2-3 years after the fellings and were more frequent (47%) in the paludified than in the upland forest (13%). Scarification reduced 68% of the CWD in the felling area. Cover and especially species richness of epixylics declined in the both areas during 1-2 years after the felling. The increasing size of GTR patch correlated positively with the species richness. Regeneration of understorey vegetation community and Vaccinium myrtillus and Vaccinium vitis-idaea after different removals of vegetation layers in an old-growth forest took four years. The regeneration occurred mainly by vegetative means and it was faster in the terms of species richness than in the cover. In the most severe treatment, recovery occurred merely by sexual reproduction. V. myrtillus recovered mainly by producing new shoots. V. vitis-idaea recovered faster than V. myrtillus, mainly by increasing length growth. For ecological reasons, use of larger GTR patches on paludified biotope would be recommendable. In felling areas, scarification by harrowing could be replaced with some other spot-wise method. After moderate intensity level disturbance, recovery occurs rapidly by vegetative regrowth of the dominating species. High level of intensity may prevent the recovery of vegetation community for years, while enabling also the genetic regeneration of the initial species. Local anthropogenic-related disturbances are currently increasing and they can interact during temporally short times, which should be taken in to account in the future forest management plans.

Bacteria colonizing paper machines

Bacteria growing in paper machines can cause several problems. Biofilms detaching from paper machine surfaces may lead to holes and spots in the end product or even break the paper web leading to expensive delays in production. Heat stable endospores will remain viable through the drying section of paper machine, increasing the microbial contamination of paper and board. Of the bacterial species regularly found in the end products, Bacillus cereus is the only one classified as a pathogen. Certain B. cereus strains produce cereulide, the toxin that causes vomiting disease in food poisonings connected to B. cereus. The first aim of this thesis was to identify harmful bacterial species colonizing paper machines and to assess the role of bacteria in the formation of end product defects. We developed quantitative PCR methods for detecting Meiothermus spp. and Pseudoxanthomonas taiwanensis. Using these methods I showed that Meiothermus spp. and Psx. taiwanensis are major biofoulers in paper machines. I was the first to be able to show the connection between end product defects and biofilms in the wet-end of paper machines. I isolated 48 strains of primary-biofilm forming bacteria from paper machines. Based on one of them, strain K4.1T, I described a novel bacterial genus Deinobacterium with Deinobacterium chartae as the type species. I measured the transfer of Bacillus cereus spores from packaging paper into food. To do this, we constructed a green fluorescent protein (GFP) labelled derivative of Bacillus thuringiensis and prepared paper containing spores of this strain. Chocolate and rice were the recipient foods when transfer of the labelled spores from the packaging paper to food was examined. I showed that only minority of the Bacillus cereus spores transferred into food from packaging paper and that this amount is very low compared to the amount of B. cereus naturally occurring in foods. Thus the microbiological risk caused by packaging papers is very low. Until now, the biological function of cereulide for the producer cell has remained unknown. I showed that B. cereus can use cereulide to take up K+ from environment where K+ is scarce: cereulide binds K+ ions outside the cell with high affinity and transports these ions across cell membrane into the cytoplasm. Externally added cereulide increased the growth rate of cereulide producing strains in medium where potassium was growth limiting. In addition, cereulide producing strains outcompeted cereulide non-producing B. cereus in potassium deficient environment, but not when the potassium concentration was high. I also showed that cereulide enhances biofilm formation of B. cereus.

Seasonal fluctuations in blue-green algae, especially in heterocystous species in polluted coastal waters off Helsinki city, in the northern part of the Gulf of Finland

Tiivistelmä

Victims of the White War or Rebellions of the Green Revolution? Bolivian Indigenous Women Prisoners' Position in the "War on Drugs" Explored through a Criminological Gaze

Tässä tutkielmassa tarkastellaan Bolivialaisten naisvankien (alkuperäisväestön) ja globaalin huumesodan ("War on Drugs") välistä yhteyttä. Keskustelu sijoitetaan laajemmin kokan viljelyn politiikkaan ja alkuperäisväestön kulttuuriin. Kokaa viljeleviä köyhiä maalaisia, joista huomattava osa on naisia, on vangittu Boliviassa kiihtyvää tahtia viime vuosikymmeninä. Moni naisista on kokan tuotannossa ja kaupassa mukana, sillä se on monesti ainoa keino taloudelliseen selviämiseen. Yleisesti ottaen naisvangit ja naisrikolliset ovat marginaalinen ilmiö. Kansainvälisesti tarkasteltuna naisvankien suhteellinen osuus koko vankilaväestöstä on noin 5,2 % (keskiarvo). Boliviassa osuus on vaihdellut 6,1 %:n ja 17,1 %:n välillä vuosina 2000-2008. Naisvankien määrä yleisesti ottaen on ollut rajussa kasvussa, suurin syy naisten vangitsemiseen on huumausaineisiin liittyvät rikokset. Näyttää myös siltä että vähemmistöt ja etnisen taustan omaavat henkilöt ovat yliedustettuina vankilaväestössä. Bolivia seuraa tätä kansainvälistä trendiä. Tämä tutkielma on rajattu kysymyksiin Bolivian intiaaniperäisten naisten osuudesta maan huumerikollisuudessa, sekä heidän suhteellisen korkeaa vangitsemisastetta selittäviin yhteiskunnallisiin tekijöihin. Kysymykset sukupuolesta, etnisyydestä ja kokan viljelyn politiikasta ovat keskiössä. Yleisiä kriminologisia teorioita peilataan kriittisesti suhteessa aineistoon ja Bolivian kontekstiin. Huumesodan ja Bolivian ankaran huumelainsäädännön seurauksista keskustellaan kriittisesti, sekä pohditaan köyhän alkuperäisväestön massavangitsemisen tarpeellisuutta. Tutkimuskysymykseni ovat: mitkä tekijät selittävät kohtuullisen korkean intiaaniperäisten naisvankien määrän Boliviassa, ja mikä on heidän asemansa globaalissa huumesodassa? Tutkielmassa on analysoitu kvantitatiivista ja kvalitatiivista aineistoa. Päälähteenä on ollut Bolivian tilastokeskuksen tuottamat rikostilastot. Tutkielman tärkeimpänä löydöksenä voidaan pitää havaintoa, että vastoin tiettyjä olettamuksia, intiaaniperäiset naiset ovat hyvinkin aktiivisia perinteisesti miehisiksi käsitetyillä aloilla kuten rikollisuudessa ja politiikassa. Tutkielmassa osoitetaan myös, että pidätysten määrät ovat moninkertaistuneet muutamassa vuosikymmenessä. Koska kokan viljelyssä on kyse pääasiallisesti taloudellisesta toimeentulosta, tämä tutkielma kysyy, onko hengissä pysyminen rikos?