Aufbau des Crystal-Ball-Detektorsystems und Untersuchung der Helizitätsasymmetrie in gamma p p pi 0 pi 0

Seit Frühjahr 2004 wird der Crystal Ball-Detektor am Photonenstrahl des Mainzer Mikrotrons für Koinzidenzexperimente zur Untersuchung der Struktur der Nukleonen genutzt. Aufbau und Inbetriebnahme des Kalorimeters, insbesondere der neuen Detektorelektronik, bilden einen Schwerpunkt dieser Arbeit. Komponenten wurden neu konstruiert oder auf ihre Verwendbarkeit geprüft und nögenfalls modifiziert. Nach erfolgreichem Abschluss der Aufbauphase wurden Experimente zur Produktion von $pi$- und $eta$-Mesonen am Proton mit mehr als 2500 Stunden Strahlbetrieb durchgeführt. Den zweiten Schwerpunkt der Dissertation bildet die erstmalige Messung der Helizitätsasymmetrie I$^odot$ in der Photoproduktion zweier neutraler Pionen. Zum Verstädnis des Anregungsspektrums der Nukleonen müssen Experimente mit polarisierten Photonen und/oder polarisierten Targets durchgeführt werden. Da Modelle trotz unterschiedlicher Annahmen unpolarisiert gemessene Größen vergleichbar gut reproduzieren, ist die Bestimmung der auf Modellunterschiede empfindlichen Polarisationsobservablen unumgäglich. Im Gegensatz zur Einpionproduktion tritt in der Zweipionproduktion eine Einfachpolarisationsobservable auf, die mit zirkular polarisierten Photonen am unpolarisierten Proton gemessen werden kann. Diese wurde in der Reaktion $gamma$ p $rightarrow$ p $pi^0$ $pi^0$ und in $gamma$ p $rightarrow$ p $pi^+$ $pi^-$ energie- und winkelabhägig bestimmt. Die Ergebnisse weichen stark von den Modellvorhersagen ab.

Patterns of functional enzyme activity in fungus farming ambrosia beetles

Introduction In wood-dwelling fungus-farming weevils, the so-called ambrosia beetles (Curculionidae: Scolytinae and Platypodinae), wood in the excavated tunnels is used as a medium for cultivating fungi by the combined action of digging larvae (which create more space for the fungi to grow) and of adults sowing and pruning the fungus. The beetles are obligately dependent on the fungus that provides essential vitamins, amino acids and sterols. However, to what extent microbial enzymes support fungus farming in ambrosia beetles is unknown. Here we measure (i) 13 plant cell-wall degrading enzymes in the fungus garden microbial consortium of the ambrosia beetle Xyleborinus saxesenii, including its primary fungal symbionts, in three compartments of laboratory maintained nests, at different time points after gallery foundation and (ii) four specific enzymes that may be either insect or microbially derived in X. saxesenii adult and larval individuals. Results We discovered that the activity of cellulases in ambrosia fungus gardens is relatively small compared to the activities of other cellulolytic enzymes. Enzyme activity in all compartments of the garden was mainly directed towards hemicellulose carbohydrates such as xylan, glucomannan and callose. Hemicellulolytic enzyme activity within the brood chamber increased with gallery age, whereas irrespective of the age of the gallery, the highest overall enzyme activity were detected in the gallery dump material expelled by the beetles. Interestingly endo-β-1,3(4)-glucanase activity capable of callose degradation was identified in whole-body extracts of both larvae and adult X. saxesenii, whereas endo-β-1,4-xylanase activity was exclusively detected in larvae. Conclusion Similar to closely related fungi associated with bark beetles in phloem, the microbial symbionts of ambrosia beetles hardly degrade cellulose. Instead, their enzyme activity is directed mainly towards comparatively more easily accessible hemicellulose components of the ray-parenchyma cells in the wood xylem. Furthermore, the detection of xylanolytic enzymes exclusively in larvae (which feed on fungus colonized wood) and not in adults (which feed only on fungi) indicates that only larvae (pre-) digest plant cell wall structures. This implies that in X. saxesenii and likely also in many other ambrosia beetles, adults and larvae do not compete for the same food within their nests - in contrast, larvae increase colony fitness by facilitating enzymatic wood degradation and fungus cultivation.