Molecular studies on a Dictyostelium homolog of the tafazzin gene, the cause of Barth syndrome in humans

Der eukaryotische Mikroorganismus Dictyostelium discoideum lebt als einzellige Amöbe solange ausreichende Nahrungsressourcen zur Verfügung stehen. Sobald Nahrungsmangel eintritt, entwickeln sich die Zellen von einem einzelligen zu einem mehrzelligen Zustand, der mit einem multizellulären Fruchtkörper abschließt. Dieser Prozess wird durch eine Reihe aufeinanderfolgender Signale organisiert, die eine differentielle Genexpression regulieren. Die Gene der Discoidin I Familie gehören zu den Ersten, die im Laufe des Wachstums-Differenzierungs-Übergangs (engl. GDT) aktiviert werden. Sie eignen sich daher vorzüglich als Marker für den Beginn der Entwicklung. Mit Hilfe einer REMI-Mutagenese und Discoidin I als molekularem Marker sind verschiedene Komponenten des Wachstums-Differenzierungs-Übergangs in unserer Arbeitsgruppe identifiziert worden (Zeng et al., 2000 A und B; Riemann und Nellen, persönliche Mitteilung). Mit demselben Ansatz wurde in der vorliegenden Arbeit eine REMI-Mutante identifiziert, die eine Fehl-Expression von Discoidin zeigte und einen axenischen Wachstumsdefekt bei 15 °C aufwies. Das Gen wurde als Homolog zum humanen Tafazzin-Gen identifiziert. Dieses Gen wurde zur Rekonstruktion des Phänotyps über homologe Rekombination erneut disruptiert, was wie erwartet zu dem zuerst beschriebenen Phänotyp führte. Folgerichtig ergab eine Überexpression des Gens in den Mutanten eine Komplementation des Phänotyps. Immunfluoreszenz-Experimente zeigten eine mitochondriale Lokalisation des Dictyostelium discoideum Taffazzin Proteins. Dass ein mitochondriales Protein in Zusammenhang mit dem Wachstums-Differenzierungs-Übergang steht, ist ein unerwarteter Befund, der aber als Hinweis darauf gewertet werden kann, dass Mitochondrien einen direkten Einfluss auf die entwicklungsspezifische Signaltransduktion ausüben. Die Taffazzin Disruptions-Mutante in Dictyostelium führte zu einem abnormalen Cardiolipin Metabolismus. Dieses Phospholipid ist ein charakteristischer Bestandteil der inneren Mitochondrienmembran und für die Funktion verschiedener Enzyme erforderlich. Unsere vorläufigen Analysen des Phospholipid-Gehalts zeigten Übereinstimmung mit Daten von Patienten mit Barth-Syndrom, einer humanen Erkrankung, bei der das Taffazzin-Gen Mutationen aufweist, und mit Hefe-Mutanten dieses Gens. Dies zeigt den Wert von Dictyostelium discoideum als einen weiteren Modelorganismus zur Untersuchung des Barth-Syndroms und zur Erprobung möglicher Therapieansätze.

German consumers' attitudes and preferences with regard to organic food and food from different origins

In dieser Studie geht es darum, ein umfassendes Bild bezüglich der Konsumenteneinstellungen, Präferenzen und Zahlungsbereitschaften für ökologisch produzierte Lebensmittel und Lebensmittel verschiedener Herkünfte in Deutschland zu erhalten. Obwohl die regionale Herkunft von Lebensmitteln nicht offiziell und einheitlich geregelt ist und keiner Zertifizierung unterliegt wie die ökologische Produktion von Lebensmitteln, zeigen nationale und internationale Studien gleichermaßen, dass Konsumenten bereit sind, mehr für regionale als für ökologisch produzierte Lebensmittel zu bezahlen. Zur Erreichung des Forschungsziels wurde ein Kaufexperiment in Kombination mit einer Konsumentenbefragung, bestehend aus Fragen zum generellen Einkaufsverhalten, zu Einstellungen gegenüber regionalen und ökologisch produzierten Lebensmitteln und zu soziodemographischen Informationen durchgeführt. Im Kaufexperiment wurden die Attribute Produktherkunft, Produktionsweise und Preis anhand vier verschiedener Produkte (Äpfel, Butter, Mehl und Steaks) untersucht. Die Befragung, einschließlich des Experimentes, war durch Interviewer eines Marktforschungsinstituts initiiert, computergestützt und von den Konsumenten selbständig zu erledigen. Das Ziel war es 80 Konsumenten in jedem der acht Befragungsorte in verschiedenen Regionen Deutschlands zu befragen. Zur Auswertung des Experiments wurden RPL-Modell geschätzt, die die Konsumentenpräferenzen für die zu untersuchenden Produktattribute aufzeigen und die Berechnung von Zahlungsbereitschaften ermöglichen. Für die Gesamtheit der Konsumenten war die regionale Herkunft von Lebensmitteln wichtiger als die ökologische Produktion. Außerdem wurden Produktalternativen, die aus der Region stammen, immer stärker präferiert als Produkte aus Deutschland, aus einem Nachbarland und einem außereuropäischen Land. Weiterhin zeigte die Studie, dass Konsumentenpräferenzen produkt- und regionsspezifisch sind. Folglich wird empfohlen, in zukünftigen Studien unterschiedlich Produkte bzw. Produktgruppen und Konsumenten verschiedener Regionen einzubeziehen. Die zunehmenden Präferenzen und Zahlungsbereitschaften der Konsumenten für regionale Lebensmittel deuteten sowohl in dieser Dissertation als auch in vielen anderen nationalen und internationalen Studien darauf hin, dass es ein großes Potential für einen regionalen Lebensmittelmarkt gibt. Aus diesem Grund wird Produzenten und Vermarktern von ökologischen sowie konventionellen Produkten empfohlen, verstärkt in die Entwicklung von regionalen Versorgungsketten zu investieren.

Experimental and modeling studies of forced convection storage and drying systems for sweet potatoes

Sweet potato is an important strategic agricultural crop grown in many countries around the world. The roots and aerial vine components of the crop are used for both human consumption and, to some extent as a cheap source of animal feed. In spite of its economic value and growing contribution to health and nutrition, harvested sweet potato roots and aerial vine components has limited shelf-life and is easily susceptible to post-harvest losses. Although post-harvest losses of both sweet potato roots and aerial vine components is significant, there is no information available that will support the design and development of appropriate storage and preservation systems. In this context, the present study was initiated to improve scientific knowledge about sweet potato post-harvest handling. Additionally, the study also seeks to develop a PV ventilated mud storehouse for storage of sweet potato roots under tropical conditions. In study one, airflow resistance of sweet potato aerial vine components was investigated. The influence of different operating parameters such as airflow rate, moisture content and bulk depth at different levels on airflow resistance was analyzed. All the operating parameters were observed to have significant (P < 0.01) effect on airflow resistance. Prediction models were developed and were found to adequately describe the experimental pressure drop data. In study two, the resistance of airflow through unwashed and clean sweet potato roots was investigated. The effect of sweet potato roots shape factor, surface roughness, orientation to airflow, and presence of soil fraction on airflow resistance was also assessed. The pressure drop through unwashed and clean sweet potato roots was observed to increase with higher airflow, bed depth, root grade composition, and presence of soil fraction. The physical properties of the roots were incorporated into a modified Ergun model and compared with a modified Shedd’s model. The modified Ergun model provided the best fit to the experimental data when compared with the modified Shedd’s model. In study three, the effect of sweet potato root size (medium and large), different air velocity and temperature on the cooling/or heating rate and time of individual sweet potato roots were investigated. Also, a simulation model which is based on the fundamental solution of the transient equations was proposed for estimating the cooling and heating time at the centre of sweet potato roots. The results showed that increasing air velocity during cooling and heating significantly (P < 0.05) affects the cooling and heating times. Furthermore, the cooling and heating times were significantly different (P < 0.05) among medium and large size sweet potato roots. Comparison of the simulation results with experimental data confirmed that the transient simulation model can be used to accurately estimate the cooling and heating times of whole sweet potato roots under forced convection conditions. In study four, the performance of charcoal evaporative cooling pad configurations for integration into sweet potato roots storage systems was investigated. The experiments were carried out at different levels of air velocity, water flow rates, and three pad configurations: single layer pad (SLP), double layers pad (DLP) and triple layers pad (TLP) made out of small and large size charcoal particles. The results showed that higher air velocity has tremendous effect on pressure drop. Increasing the water flow rate above the range tested had no practical benefits in terms of cooling. It was observed that DLP and TLD configurations with larger wet surface area for both types of pads provided high cooling efficiencies. In study five, CFD technique in the ANSYS Fluent software was used to simulate airflow distribution in a low-cost mud storehouse. By theoretically investigating different geometries of air inlet, plenum chamber, and outlet as well as its placement using ANSYS Fluent software, an acceptable geometry with uniform air distribution was selected and constructed. Experimental measurements validated the selected design. In study six, the performance of the developed PV ventilated system was investigated. Field measurements showed satisfactory results of the directly coupled PV ventilated system. Furthermore, the option of integrating a low-cost evaporative cooling system into the mud storage structure was also investigated. The results showed a reduction of ambient temperature inside the mud storehouse while relative humidity was enhanced. The ability of the developed storage system to provide and maintain airflow, temperature and relative humidity which are the key parameters for shelf-life extension of sweet potato roots highlight its ability to reduce post-harvest losses at the farmer level, particularly under tropical climate conditions.