Are the current chronic allograft nephropathy grading systems sufficient to predict renal allograft survival?

A major problem in renal transplantation is identifying a grading system that can predict long-term graft survival. The present study determined the extent to which the two existing grading systems (Banff 97 and chronic allograft damage index, CADI) correlate with each other and with graft loss. A total of 161 transplant patient biopsies with chronic allograft nephropathy (CAN) were studied. The samples were coded and evaluated blindly by two pathologists using the two grading systems. Logistic regression analyses were used to evaluate the best predictor index for renal allograft loss. Patients with higher Banff 97 and CADI scores had higher rates of graft loss. Moreover, these measures also correlated with worse renal function and higher proteinuria levels at the time of CAN diagnosis. Logistic regression analyses showed that the use of angiotensin-converting enzyme inhibitor (ACEI), hepatitis C virus (HCV), tubular atrophy, and the use of mycophenolate mofetil (MMF) were associated with graft loss in the CADI, while the use of ACEI, HCV, moderate interstitial fibrosis and tubular atrophy and the use of MMF were associated in the Banff 97 index. Although Banff 97 and CADI analyze different parameters in different renal compartments, only some isolated parameters correlated with graft loss. This suggests that we need to review the CAN grading systems in order to devise a system that includes all parameters able to predict long-term graft survival, including chronic glomerulopathy, glomerular sclerosis, vascular changes, and severity of chronic interstitial fibrosis and tubular atrophy.

Einfluß der Gewässerversauerung auf Hyporheos und Bryorheos: Untersuchungen an zwei Waldbächen im Westharz

Im Rahmen der Fallstudie Harz sollte an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung ein Beitrag zur Klärung der Frage geleistet werden, inwieweit zwei Zuläufe der Sösetalsperre im Westharz versauert bzw. versauerungsgefährdet sind; aus diesem Stausee wird Trinkwasser für mehrere Gemeinden in Norddeutschland gewonnen. Die Belastung des fast vollständig bewaldeten Einzugsgebiets der Sösetalsperre mit luftbürtigen Schadstoffen (Saurer Regen) zählte zu den höchsten in Mitteleuropa. An jeweils drei Untersuchungsstellen der beiden Bäche Alte Riefensbeek (R1 bis R3) und Große Söse (S1 bis S3) wurden zwischen März 1987 und November 1988 Proben aus Moospolstern und dem hyporheischen Interstitial entnommen und physikalisch, chemisch und biologisch untersucht. Ergänzend wurden Wasserproben zwischen März 1986 und Oktober 1991 sowie vom April 1998 ebenso wie qualitative Fänge von Makroinvertebraten zwischen November 1986 und Juli 1990 sowie vom April 1998 ausgewertet. Die Analyse der tierischen Besiedlung der Moos- und Interstitialproben beschränkte sich auf die taxonomischen Gruppen Turbellaria (Strudelwürmer), Mollusca (Weichtiere), Amphipoda (Flohkrebse), Ephemeroptera (Eintagsfliegen), Plecoptera (Steinfliegen), Heteroptera (Wanzen), Megaloptera (Schlammfliegen), Coleoptera (Käfer), Trichoptera (Köcherfliegen) und Diptera (Zweiflügler). Der Grundsatz, daß normalverteilte und nicht normalverteilte Daten statistisch unterschiedlich behandelt werden müssen, wurde konsequent angewandt. Am Beispiel der Choriotopstruktur wurde gezeigt, daß die Auswahl des Analyseverfahrens das Ergebnis der ökologischen Interpretation multivariater statistischer Auswertung beeinflußt. Die Daten der Korngrößen-Verteilung wurden vergleichend einer univariaten und einer multivariaten statistischen Analyse unterworfen. Mit dem univariaten Verfahren wurden die Gradienten der ökologisch relevanten Korngrößen-Parameter eher erkannt als mit dem multivariaten Verfahren. Die Auswirkungen von Gewässerversauerung sowie anderer Umweltfaktoren (insgesamt 42 Faktoren) auf die Lebensgemeinschaften wurden anhand der Parameter Artenzahl, Besiedlungsdichte, Körpergröße und Biomasse untersucht. Abundanz, Biomasse und Körpergröße sowie die Umweltfaktoren wurden auf einem horizontalen Gradienten, d.h. im Längslauf der Bäche, und auf einem vertikalen Gradienten, d.h. fließende Welle / Bryorheon / Benthon versus Hyporheon, untersucht. Es wurde ein terminologisches System für die Kompartimente in der Fließgewässer-Aue vorgeschlagen, das in sich einheitlich ist. Es wurde ein neuer Moos-Vitalitätsindex für die Moospolster vorgestellt. Es wurden Bestimmungsschlüssel für die Larven der Chloroperlidae (Steinfliegen-Familie) und der Empididae (Tanzfliegen) in den beiden Harzbächen entwickelt. Die untersuchten Bachstrecken waren frei von Abwasserbelastung. An zwei Stellen wurde Wasser für einen Forellenteich ausgeleitet. Abgesehen von zwei meterhohen Abstürzen in der Großen Söse waren wasserbauliche Veränderungen ohne große Bedeutung. Das Abfluß-Regime war insofern nicht mehr natürlich, als beide Bäche in das System der bergbaulichen Bewässerungsgräben des Oberharzes eingebunden sind. Die Söse hatte ein F-nivopluviales Abfluß-Regime, der abflußreichste Doppelmonat war der März / April, die Unregelmäßigkeit des Abfluß-Regimes war sehr hoch, die Vorhersagbarkeit sehr niedrig, die monatlichen Abfluß-Maxima wiesen eine sehr geringe Konstanz auf. Der Zeitraum der biologischen Probenahme wurde von überdurchschnittlich vielen Tagen mit mäßig erhöhten Abflüssen geprägt, sehr große Hochwasser-Wellen fehlten aber. Die Abfluß-Dynamik wurde statistisch beschrieben. Das hydraulische Regime wurde anhand der Meßgrößen Fließgeschwindigkeit, Fließkraft und FROUDE-Zahl dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Abfluß und Fließgeschwindigkeit auf der einen Seite und der Korngrößen-Verteilung auf der anderen Seite wurde statistisch untersucht, ebenfalls zwischen dem Abfluß und dem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel sowie dem Wasserchemismus. In den Phasen ohne Hochwasser hatte das Hyporheal die Funktion einer Senke für Feinstkörner. Das Bachbett der Alten Riefensbeek war stabiler als das der Großen Söse. Insgesamt gesehen war das hyporheische Sediment in den quellnahen Abschnitten grobkörniger und auf den quellfernen Strecken feinkörniger. Der prozentuale Anteil der Feinstkörner im Hyporheal und Benthal nahm aber im Längslauf der Bäche ab. Dies ist ungewöhnlich, konnte aber nicht plausibel mit geologischen und hydrologischen Meßgrößen erklärt werden. Beide Bäche waren sommerkalt. Der Einfluß der Wassertemperatur auf die Larvalentwicklung wurde beispielhaft an den Taxa Baetis spp. und Leuctra gr. inermis untersucht. Es gab eine Tendenz, daß der Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel vom Benthal in das Hyporheal anstieg. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, daß das Hyporheal die Funktion einer Senke und Vorratskammer für Nährstoffe hat. Der Zusammenhang zwischen partikulärer und gelöster Kohlenstoff-Fraktion wurde diskutiert. Im Hyporheon war die Nitrifikation nicht stärker als in der fließenden Welle. Es gab Hinweise, daß die sauren pH-Werte in der Großen Söse die Nitrifikation hemmten. Die Valenzen der Moos- und Tier-Taxa bezüglich Fließgeschwindigkeit, pH-Wert, Alkalinität sowie der Gehalte von Sauerstoff, Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium wurden zusammengestellt. Das hyporheische Sediment war sehr grob und hatte eine hohe Porosität. Der Austausch zwischen fließender Welle und hyporheischem Wasser konnte deshalb sehr schnell erfolgen, es gab keine intergranulare Sprungschicht, die physikalischen und chemischen Tiefengradienten waren in den meisten Fällen gar nicht ausgeprägt oder nur sehr flach. Die Wassertemperatur des Freiwassers unterschied sich nicht signifikant von derjenigen im hyporheischen Wasser. Es gab -- von wenigen Ausnahmen bei pH-Wert, Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt abgesehen -- keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Wasserchemismus der fließenden Welle und dem des Hyporheals. Die physikalischen und chemischen Voraussetzungen für die Refugialfunktion des Hyporheons waren deshalb für versauerungsempfindliche Taxa nicht gegeben. In der Tiefenverteilung der untersuchten Tiergruppen im Hyporheal lag das Maximum der Abundanz bzw. Biomasse häufiger in 10 cm als in 30 cm Tiefe. Daraus läßt sich aber keine allgemeine Gesetzmäßigkeit ableiten. Es wurde durchgehend die Definition angewendet, daß die Gewässerversauerung durch den Verlust an Pufferkapazität charakterisiert ist. Saure Gewässer können, müssen aber nicht versauert sein; versauerte Gewässer können, müssen aber nicht saures Wasser haben. Maßstab für das Pufferungsvermögen eines Gewässers ist nicht der pH-Wert, sondern sind die Alkalinität und andere chemische Versauerungsparameter. Der pH-Wert war auch operativ nicht als Indikator für Gewässerversauerung anwendbar. Die chemische Qualität des Bachwassers der Großen Söse entsprach aufgrund der Versauerung nicht den umweltrechtlichen Vorgaben bezüglich der Parameter pH-Wert, Aluminium, Eisen und Mangan, bzgl. Zink galt dies nur an S1. In der Alten Riefensbeek genügte das Hyporheal-Wasser in 30 cm Tiefe an R2 bzgl. des Sauerstoff-Gehalts nicht den umweltrechtlichen Anforderungen. Nur im Freiwasser an R1 genügten die Ammonium-Werte den Vorgaben der EG-Fischgewässer-Richtlinie, der Grenzwert wurde an allen anderen Meßstellen und Entnahmetiefen überschritten. Das BSB-Regime in allen Entnahmetiefen an R2, im Freiwasser an R3 und S1, im Hyporheal an R1 sowie in 30 cm Tiefe an R3 genügte nicht den Anforderungen der Fischgewässer-Richtlinie. Der Grenzwert für Gesamt-Phosphor wurde an S3 überschritten. In der Großen Söse war der Aluminium-Gehalt so hoch, daß anorganisches und organisches Aluminium unterschieden werden konnten. Besonders hohe Gehalte an toxischem anorganischen Aluminium wurden an Tagen mit Spitzen-Abflüssen und Versauerungsschüben gemessen. Erst die Ermittlung verschiedener chemischer Versauerungsparameter zeigte, daß auch die alkalischen Probestellen R2 und R3 mindestens versauerungsempfindlich waren. Die Messung bzw. Berechnung von chemischen Versauerungsparametern sollte deshalb zum Routineprogramm bei der Untersuchung von Gewässerversauerung gehören. Zu Beginn des Untersuchungsprogramms war angenommen worden, daß die mittleren und unteren Abschnitte der Alten Riefensbeek unversauert sind. Dieser Ansatz des Untersuchungsprogramms, einen unversauerten Referenzbach (Alte Riefensbeek) mit einem versauerten Bach (Große Söse) zu vergleichen, mußte nach der Berechnung von chemischen Versauerungsindikatoren sowie der Analyse der Abundanz- und Biomasse-Werte modifiziert werden. Es gab einen Versauerungsgradienten entlang der Probestellen: R1 (unversauert) R2 und R3 (versauerungsempfindlich bis episodisch leicht versauert) S2 und S3 (dauerhaft versauert) S1 (dauerhaft stark versauert). An S1 war das Hydrogencarbonat-Puffersystem vollständig, an S2 und S3 zeitweise ausgefallen. Die Versauerungslage an R2 und R3 war also schlechter als vorausgesehen. Unterschiede im Versauerungsgrad zwischen den Meßstellen waren nicht so sehr in unterschiedlichen Eintragsraten von versauernden Stoffen aus der Luft begründet, sondern in unterschiedlichen Grundgesteinen mit unterschiedlichem Puffervermögen. Der Anteil der verschiedenen sauren Anionen an der Versauerung wurde untersucht, die chemischen Versauerungsmechanismen wurden mit Hilfe von Ionenbilanzen und verschiedenen Versauerungsquotienten analysiert. Die beiden untersuchten Bäche waren von anthropogener Versauerung betroffen. Dabei spielte die Schwefel-Deposition (Sulfat) eine größere Rolle als die Stickstoff-Deposition (Nitrat). Die Probestelle S1 war immer schon in unbekanntem Maß natürlich sauer. Dieser natürlich saure Zustand wurde von der hinzugekommenen anthropogenen Versauerung bei weitem überragt. Die wenigen gewässerökologischen Daten, die im Wassereinzugsgebiet der Söse vor 1986 gewonnen wurden, deuten darauf hin, daß die Versauerung in den 70er und in der ersten Hälfte der 80er Jahre vom Boden und Gestein in die Bäche durchgeschlagen war. Dieser Versauerungsprozeß begann vermutlich vor 1973 in den Quellen auf dem Acker-Bruchberg und bewegte sich im Laufe der Jahre immer weiter talwärts in Richtung Trinkwasser-Talsperre. Der Mangel an (historischen) freilandökologischen Grundlagendaten war nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern ist allgemein in der Versauerungsforschung ein Problem. Wenn sich das Vorkommen von nah verwandten Arten (weitgehend) ausschließt, kann dies an der Versauerung liegen, z.B. war die Alte Riefensbeek ein Gammarus-Bach, die Große Söse ein Niphargus-Bach; dieses muß aber nicht an der Versauerung liegen, z.B. fehlte Habroleptoides confusa im Hyporheos an R3, Habrophlebia lauta hatte dagegen ihr Abundanz- und Biomasse-Maximum an R3. Zugleich lag das Maximum des prozentualen Anteils von Grobsand an R3, eine mögliche Ursache für diese interspezifische Konkurrenz. Die biologische Indikation von Gewässerversauerung mit Hilfe der Säurezustandsklassen funktionierte nicht in den beiden Harzbächen. Es wurde deshalb ein biologischer Versauerungsindex vorgeschlagen; dieser wurde nicht am pH-Wert kalibriert, sondern an der chemischen Versauerungslage, gekennzeichnet durch die Alkalinität und andere chemische Meßgrößen der Versauerung. Dafür wurden aufgrund der qualitativen und quantitativen Daten die häufigeren Taxa in die vier Klassen deutlich versauerungsempfindlich, mäßig versauerungsempfindlich, mäßig versauerungstolerant und deutlich versauerungstolerant eingeteilt. Es reicht nicht aus, die biologischen Folgen von Gewässerversauerung sowie Veränderungen in der Nährstoff-Verfügbarkeit und im sonstigen Wasserchemismus nur anhand der Artenzahl oder des Artenspektrums abzuschätzen. Vielmehr müssen quantitative Methoden wie die Ermittlung der Abundanzen angewandt werden, um anthropogene und natürliche Störungen des Ökosystems zu erfassen. Es wurde eine Strategie für die behördliche Gewässergüteüberwachung von Bachoberläufen vorgeschlagen, die flächendeckend die Versauerungsgefährdung erfassen kann. Die Auswirkungen der zeitlichen Dynamik des Versauerungschemismus wurden am Beispiel des versauerungsempfindlichen Taxons Baetis spp. (Eintagsfliegen) dargestellt. An S2 und S3 kam es zu starken Versauerungsschüben. Baetis konnte sich nicht ganzjährig halten, sondern nur in versauerungsarmen Phasen im Sommer und im Herbst; es gab einen Besiedlungskreislauf aus Ausrottungs- und Wiederbesiedlungsphasen. Die temporäre Population von Baetis an S2 und S3 bestand nur aus ersten Larvenstadien. Die Probestellen wurden auf horizontalen Gradienten der Umweltfaktoren angeordnet. Bei einigen Parametern gab es keinen Gradienten (z.B. Sauerstoff-Gehalt), bei anderen Parametern waren die Meßstellen auf sehr flachen Gradienten angeordnet (z.B. C:N-Quotient der Feinstkörner), bei den restlichen Meßgrößen waren die Gradienten sehr deutlich (z.B. Alkalinität). Bei den Längsgradienten von Abundanz und Biomasse waren alle Möglichkeiten vertreten: Zunahme (z.B. Leuctra pseudosignifera), Abnahme (z.B. Gammarus pulex), Maximum an der mittleren Probestelle (z.B. Leuctra pseudocingulata) und kein signifikanter Trend (z.B. Nemoura spp.). Abundanz und Biomasse zahlreicher taxonomischer Einheiten hatten ihr Maximum im Längslauf an den quellnächsten Probestellen R1 und S1, z.B. Protonemura spp. und Plectrocnemia spp. Die Lebensgemeinschaften an R1 und S1 waren allerdings völlig unterschiedlich zusammengesetzt. Die häufig vertretene Annahme, versauerte Gewässer seien biologisch tot, ist falsch. Unter Anwendung des 3. biozönotischen Grundprinzips wurde das Maximum von Abundanz und Biomasse in den quellnahen Abschnitten mit dem eustatistischen (stabilen) Regime von Wassertemperatur, Abfluß und Protonen-Gehalt, in der Alten Riefensbeek auch von Alkalinität und ALMER-Relation erklärt. Aufgrund der natürlichen und anthropogenen Störungen war im Längslauf der untersuchten Bäche keine natürliche biozönotische Gliederung des Artenbestands erkennbar. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und der Taxazahl ergaben, daß in erster Linie versauerungsrelevante Parameter -- Gehalte saurer Anionen, basischer Kationen und von Metallen, Alkalinität usw. -- die höchsten Korrelationskoeffizienten mit der Taxa-Zahl hatten; unter den natürlichen Meßgrößen zählten nur die Gehalte von DOC und TIC sowie der Anteil der Sande zu der Gruppe mit den höchsten Korrelationskoeffizienten. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und den Abundanzen ergab dagegen, daß die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nicht nur durch die anthropogene Gewässerversauerung, sondern mindestens genauso durch einige natürliche Meßgrößen beeinflußt wurde. Es gab in den Harzbächen keinen ökologischen Superfaktor, der die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft überwiegend bestimmte. Auch die Meßgrößen der anthropogenen Gewässerversauerung waren nicht solch ein Superfaktor. Einen ähnlich hohen Einfluß auf die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft hatten die geologisch bestimmten Umweltfaktoren Leitfähigkeit und TIC-Gehalt, der von der Landnutzung bestimmte DOC-Gehalt sowie der Chlorid-Gehalt, der geologisch, möglicherweise aber auch durch den Eintrag von Straßensalz bestimmt wird. Die Mischung von anthropogenen und natürlichen Faktoren wurde in einem Modell der Wirkung von abiotischen Faktoren auf Bryorheos und Hyporheos dargestellt. Als Beispiel für die zeitliche Nutzung ökologischer Nischen wurde die Verteilung der Larven und Adulten der Dryopidae (Hakenkäfer) im Hyporheos und Bryorheos untersucht. Die Larven wurden vorzugsweise im Hyporheon, die Adulten im Bryorheon angetroffen. Die untersuchten Taxa wurden in die Varianten bryorheobiont, bryorheophil, bryorheotolerant, bryorheoxen und bryorheophob bzw. hyporheobiont, hyporheophil, hyporheotolerant, hyporheoxen und hyporheophob eingeteilt, um ihre räumliche Nutzung ökologischer Nischen zu beschreiben. Die gängige Lehrmeinung, daß das Hyporheon die Kinderstube benthaler Makroinvertebraten ist, konnte für zahlreiche Taxa bestätigt werden (z.B. Habrophlebia lauta). Für die bryorheophilen Taxa (z.B. Gammarus pulex und Baetis spp.) trifft diese Lehrmeinung in den beiden Harzbächen nicht zu. Vielmehr übernimmt das Bryorheon die Funktion einer Kinderstube. Die Larven von Plectrocnemia conspersa / geniculata sowie von Baetis spp. und Amphinemura spp. / Protonemura spp. neben Gammarus pulex zeigten eine Habitatbindung, die erstgenannte Gattung an das Hyporheal, die letztgenannten 3 Taxa an untergetauchte Moospolster (Bryorheal). Die Idee von der Funktion des Hyporheals als Kinderstube der Larven und Jungtiere, als Schutzraum gegen die Verdriftung durch Strömung und vor Fraßdruck durch Räuber sowie als Ort hohen Nahrungsangebots mußte für die letztgenannten 3 Taxa abgelehnt werden. Für sie übernahm das Bryorheal diese Aufgaben. Zwar waren die beiden Bäche oligotroph und die Nahrungsqualität der Feinstkörner im Hyporheal war niedrig. Die Abundanz- und Biomasse-Werte im Bryorheos und Hyporheos gehörten aber zu den weltweit höchsten. Es wurde das Paradoxon diskutiert, daß im Hyporheon der beiden Bäche Diatomeen-Rasen gefunden wurden, obwohl das Hyporheon lichtlos sein soll. Das Hyporheon wurde als ein Ökoton zwischen Benthon / Rheon und Stygon angesehen. Es wurden vier Haupttypen des Hyporheons beschrieben. Wegen des sehr unterschiedlichen Charakters des Hyporheons in verschiedenen Fließgewässern gibt es keinen einheitlichen Satz von abiotischen und biotischen Faktoren, mit denen das Hyporheon vom Benthon und Stygon abgegrenzt werden kann. In den beiden Harzbächen ähnelte das Hyporheon mehr dem Benthon als dem Stygon. Es konnte nicht anhand der chemischen Meßgrößen vom Benthon abgegrenzt werden, sondern anhand der physikalischen Meßgrößen Trübung und der Anteile von Feinsand und Schluffe/Tone sowie anhand der biologischen Parameter Summen-Abundanz und Summen-Biomasse. Aus der Typologie des Hyporheons folgt, daß ein bestimmtes Hyporheon nicht alle in der Literatur beschriebenen Funktionen innerhalb der Fließgewässer-Aue übernehmen kann. Es wurde ein Schema entwickelt, mit dem sich die optimale Liste der Parameter für die Untersuchung eines bestimmten Hyporheons auswählen läßt. Der Tendenz in der Fließgewässer-Ökologie, immer neue Konzepte zu entwickeln, die allgemeingültig sein sollen, wurde das Konzept vom individuellen Charakter von Fließgewässer-Ökosystemen entgegengestellt.

Apparent digestibility and nitrogen utilization of diets based on maize silage harvested at three stages of maturity and fed to steers

Advancing maize crop maturity is associated with changes in ear-to-stover ratio which may have consequences for the digestibility of the ensiled crop. The apparent digestibility and nitrogen retention of three diets (Early, Mid and Late) containing maize silages made from maize of advancing harvest date [dry matter (DM) contents of the maize silages were 273, 314 and 367 g kg(-1) for the silages in the Early, Mid and Late diets respectively], together with a protein supplement offered in sufficient quantities to make the diets isonitrogenous, were measured in six Holstein-Friesian steers in an incomplete Latin square design with four periods. Dry-matter intake of maize silage tended to be least for the Early diet and greatest for the Medium diet (P=0(.)182). Apparent digestibility of DM and organic matter did not differ between diets. Apparent digestibility of energy was lowest in the Late diet (P = 0(.)057) and the metabolizable energy concentrations of the three silages were calculated as 11(.)0, 11(.)1 and 10(.)6 MJ kg(-1) DM for the Early, Medium and Late diets respectively (P = 0(.)068). No differences were detected between diets in starch digestibility but the number of undamaged grains present in the faeces of animals fed the Late diet was significantly higher than with the Early and Mid diets (P = 0(.)006). The apparent digestibility of neutral-detergent fibre of the diets reduced significantly as silage DM content increased (P = 0(.)012) with a similar trend for the apparent digestibility of acid-detergent fibre (P = 0(.)078). Apparent digestibility of nitrogen (N) was similar for the Early and Mid diets, both being greater than the Late diet (P = 0(.)035). Nitrogen retention did not differ between diets. It was concluded that delaying harvest until the DM content is above 300 g kg(-1) can negatively affect the nutritive value of maize silage in the UK.

Evaluation of Serpa cheese proteolysis by nitrogen content and capillary zone electrophoresis

Proteolysis of Serpa cheese produced traditionally (B) and semi-industrially (C) was evaluated for the first time by determination of nitrogen content and capillary zone electrophoresis (CZE). A citrate dispersion of cheese was fractionated to determine the nitrogen in pH 4.4, trichloroacetic and phosphotungstic acid soluble fractions (pH 4.4-SN, TCA-SN and PTA-SN, respectively). The pH 4.4-SN was significantly higher for B ( P < 0.001), while TCA-SN was significantly higher for C ( P < 0.001). PTA-SN was also higher for C but at 60 days ripening no significant difference was found between B and C. Degradation of alpha(s1) - and beta-caseins evaluated by CZE was in good agreement with the maturation index (pH 4.4-SN/TN).

Effect of wheat dwarfing genes on nitrogen-use efficiency

Near isogenic lines (NILs) varying for alleles for reduced height (Rht) and photoperiod insensitivity (Ppd-D1a) in a cvar Mercia background (rht (tall), Rht-B1b, Rht-D1b, Rht-B1c, Rht8c+Ppd-D1a, Rht-D1c, Rht12) were compared at a field site in Berkshire, UK, but within different systems (‘organic’, O, in 2005/06, 2006/07 and 2007/08 growing seasons v. ‘conventional’, C, in 2005/06, 2006/07, 2007/08 and 2008/09). In 2007 and 2008, further NILs (rht (tall), Rht-B1b, Rht-D1b, Rht-B1c, Rht-B1b+Rht-D1b, Rht-D1b+Rht-B1c) in both Maris Huntsman and Maris Widgeon backgrounds were added. The contrasting systems allowed NILs to be tested in diverse rotational and agronomic, but commercially relevant, contexts, particularly with regard to the assumed temporal distribution of nitrogen availability, and competition from weeds. For grain, nitrogen-use efficiency (NUE; grain dry matter (DM) yield/available N; where available N=fertilizer N+soil mineral N), recovery of N in the grain (grain N yield/available N), N utilization efficiency to produce grain (NUtEg; grain DM yield/above-ground crop N yield), N harvest index (grain N yield/above-ground crop N yield) and dry matter harvest index (DMHI; grain DM yield/above-ground crop DM yield) all peaked at final crop heights of 800–950 mm. Maximum NUE occurred at greater crop heights in the organic system than in the conventional system, such that even adding just a semi-dwarfing allele (Rht-D1b) to the shortest background, Mercia, reduced NUE in the organic system. The mechanism of dwarfing (gibberellin sensitive or insensitive) made little difference to the relationship between NUE and its components with crop height. For above-ground biomass: dwarfing alleles had a greater effect on DM accumulation compared with N accumulation such that all dwarfing alleles could reduce nitrogen utilization efficiency (NUtE; crop DM yield/crop N yield). This was particularly evident at anthesis in the conventional system when there was no significant penalty for severe dwarfism for N accumulation, despite a 3-tonne (t)/ha reduction in biomass compared to the tallest lines. Differences between genotypes for recovery of N in the grain were thus mostly a function of net N uptake after anthesis rather than of remobilized N. This effect was compounded as dwarfing, except when coupled with Ppd-D1a, was associated with delayed anthesis. In the organic experiments there was greater reliance on N accumulated before anthesis, and genotype effects on NUE were confounded with effects on N accumulated by weeds, which was negatively associated with crop height. Optimum height for maximizing wheat NUE and its components, as manipulated by Rht alleles, thus depend on growing system, and crop utilization (i.e. biomass or grain production).

Contrasting effects of dwarfing alleles and nitrogen availability on mineral concentrations in wheat grain

Background and aim Concentrations of essential minerals in plant foods may have declined in modern high-yielding cultivars grown with large applications of nitrogen fertilizer (N). We investigated the effect of dwarfing alleles and N rate on mineral concentrations in wheat. Methods Gibberellin (GA)-insensitive reduced height (Rht) alleles were compared in near isogenic wheat lines. Two field experiments comprised factorial combinations of wheat variety backgrounds, alleles at the Rht-B1 locus (rht-B1a, Rht-B1b, Rht-B1c), and different N rates. A glasshouse experiment also included Rht-D1b and Rht-B1b+D1b in one background. Results In the field, depending on season, Rht-B1b increased crop biomass, dry matter (DM) harvest index, grain yield, and the economically-optimal N rate (Nopt). Rht-B1b did not increase uptake of Cu, Fe, Mg or Zn so these minerals were diluted in grain. Nitrogen increased DM yield and mineral uptake so grain concentrations were increased (Fe in both seasons; Cu, Mg and Zn in one season). Rht-B1b reduced mineral concentrations at Nopt in the most N responsive season. In the glasshouse experiment, grain yield was reduced, and mineral concentrations increased, with Rht allele addition. Conclusion Effects of Rht alleles on Fe, Zn, Cu and Mg concentrations in wheat grain are mostly due to their effects on DM, rather than of GA-insensitivity on Nopt or mineral uptake. Increased N requirement in semi-dwarf varieties partly offsets this dilution effect.

Evidence for a second meal cognitive effect: glycaemic responses to high and low glycaemic index evening meals are associated with cognition the following morning

Low glycaemic index (GI) foods consumed at breakfast can enhance memory in comparison to high-GI foods; however, the impact of evening meal GI manipulations on cognition the following morning remains unexplored. Fourteen healthy males consumed a high-GI evening meal or a low-GI evening meal in a counterbalanced order on two separate evenings. Memory and attention were assessed before and after a high-GI breakfast the following morning. The high-GI evening meal elicited significantly higher evening glycaemic responses than the low-GI evening meal. Verbal recall was better the morning following the high-GI evening meal compared to after the low-GI evening meal. In summary, the GI of the evening meal was associated with memory performance the next day, suggesting a second meal cognitive effect. The present findings imply that an overnight fast may not be sufficient to control for previous nutritional consumption.

Soil quality assessment based on carbon stratification index in different olive grove management practices in Mediterranean areas

In Mediterranean areas, conventional tillage increases soil organic matter losses, reduces soil quality, and contributes to climate change due to increased CO2 emissions. CO2 sequestration rates in soil may be enhanced by appropriate agricultural soil management and increasing soil organic matter content. This study analyzes the stratification ratio (SR) index of soil organic carbon (SOC), nitrogen (N) and C:N ratio under different management practices in an olive grove (OG) in Mediterranean areas (Andalusia, southern Spain). Management practices considered in this study are conventional tillage (CT) and no tillage (NT). In the first case, CT treatments included addition of alperujo (A) and olive leaves (L). A control plot with no addition of olive mill waste was considered (CP). In the second case, NT treatments included addition of chipped pruned branches (NT1) and chipped pruned branches and weeds (NT2). The SRs of SOC increased with depth for all treatments. The SR of SOC was always higher in NT compared to CT treatments, with the highest SR of SOC observed under NT2. The SR of N increased with depth in all cases, ranging between 0.89 (L-SR1) and 39.11 (L-SR3 and L-SR4).The SR of C:N ratio was characterized by low values, ranging from 0.08 (L-SR3) to 1.58 (NT1-SR2) and generally showing higher values in SR1 and SR2 compared to those obtained in SR3 and SR4. This study has evaluated several limitations to the SR index such as the fact that it is descriptive but does not analyze the behavior of the variable over time. In addition, basing the assessment of soil quality on a single variable could lead to an oversimplification of the assessment. Some of these limitations were experienced in the assessment of L, where SR1 of SOC was the lowest of the studied soils. In this case, the higher content in the second depth interval compared to the first was caused by the intrinsic characteristics of this soil's formation process rather than by degradation. Despite the limitations obtained SRs demonstrate that NT with the addition of organic material improves soil quality.

Compositional nutrient diagnosis of corn using the Mahalanobis distance as nutrient imbalance index

Parent, L. E., Natale, W. and Ziadi, N. 2009. Compositional nutrient diagnosis of corn using the Mahalanobis distance as nutrient imbalance index. Can. J. Soil Sci. 89: 383-390. Compositional nutrient diagnosis (CND) provides a plant nutrient imbalance index (CND - r(2)) with assumed chi(2) distribution. The Mahalanobis distance D(2), which detects outliers in compositional data sets, also has a chi(2) distribution. The objective of this paper was to compare D(2) and CND - r(2) nutrient imbalance indexes in corn (Zea mays L.). We measured grain yield as well as N, P, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn, and Zn concentrations in the ear leaf at silk stage for 210 calibration sites in the St. Lawrence Lowlands [2300-2700 corn thermal units (CTU)] as well as 30 phosphorus (2300-2700 CTU; 10 sites) and 10 nitrogen (1900-2100 CTU; one site) replicated fertilizer treatments for validation. We derived CND norms as mean, standard deviation, and the inverse covariance matrix of centred log ratios (clr) for high yielding specimens (>= 9.0 Mg grain ha(-1) at 150 g H(2)O kg(-1) moisture content) in the 2300-2700 CTU zone. Using chi(2) = 17 (P < 0.05) with nine degrees of freedom (i.e., nine nutrients) as a rejection criterion for outliers and a yield threshold of 8.6 Mg ha(-1) after Cate-Nelson partitioning between low- and high-yielders in the P validation data set, D(2) misclassified two specimens compared with nine for CND -r(2). The D(2) classification was not significantly different from a chi(2) classification (P > 0.05), but the CND - r(2) classification differed significantly from chi(2) or D(2) (P < 0.001). A threshold value for nutrient imbalance could thus be derived probabilistically for conducting D(2) diagnosis, while the CND - r(2) nutrient imbalance threshold must be calibrated using fertilizer trials. In the proposed CND - D(2) procedure, D(2) is first computed to classify the specimen as possible outlier. Thereafter, nutrient indices are ranked in their order of limitation. The D(2) norms appeared less effective in the 1900-2100 CTU zone.

A novel intelligent system to nitrogen content prediction in plants using indirect chlorophyll measurements

The accurate identification of the nitrogen content in plants is extremely important since it involves economic aspects and environmental impacts, Several experimental tests have been carried out to obtain characteristics and parameters associated with the health of plants and its growing. The nitrogen content identification in plants involves a lot of non-linear parameters and complexes mathematical models. This paper describes a novel approach for identification of nitrogen content thought SPAD index using artificial neural networks (ANN). The network acts as identifier of relationships among, crop varieties, fertilizer treatments, type of leaf and nitrogen content in the plants (target). So, nitrogen content can be generalized and estimated and from an input parameter set. This approach can form the basis for development of an accurate real time system to predict nitrogen content in plants.

Thin films generated by plasma immersion ion implantation and deposition of hexamethyldisilazane mixed with nitrogen in different proportions

In this work, it was used a plasma system composed of a cylindrical stainless steel reactor, a radio-frequency (13.56MHz) power source fixed at either 25 W or 70 W, a power source with a negative bias of 10kV and a 100Hz pulse. The system worked at an operational pressure of 80mTorr which consisted of varying concentrations of the monomer HMDSN and gaseous nitrogen in ratios: HMDSN (mTorr)/nitrogen (mTorr) from 70/10 to 20/60 in terms of operational pressure. The structural characterization of the films was done by FTIR spectroscopy. Absorptions were observed between 3500 cm(-1) to 3200 cm(-1), 3000 cm(-1) to 2900 cm(-1), 2500 cm(-1) to 2000 cm(-1), 1500 cm(-1) to 700 cm(-1), corresponding, respectively, to OH radicals, C-H stretching bonds in CH2 and CH3 molecules, C-N bonds, and finally, strain C-H bonds, Si-CH3 and Si-N groups, for both the 70 W and the 25 W. The contact angle for water was approximately 100 degrees and the surface energy is near 25mJ/m(2) which represents a hydrophobic surface, measured by goniometric method. The aging of the film was also analyzed by measuring the contact angle over a period of time. The stabilization was observed after 4 weeks. The refractive index of these materials presents values from 1.73 to 1.65 measured by ultraviolet-visible technique.

Plasma-polymerized hexamethyldisilazane treated by nitrogen plasma immersion ion implantation technique

This paper describes the effect of nitrogen Plasma Immersion Ion Implantation (PIII) on chemical structure, refraction index and surface hardness of plasma-polymerized hexamethyldisilazane (PPHMDSN) thin films. Firstly, polymeric films were deposited at 13.56 MHz radiofrequency (RF) Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) and then, were treated by nitrogen PIII from 15 to 60 min. Fourier Transformed Infrared (FTIR) spectroscopy was employed to analyse the molecular structure of the samples, and it revealed that vibrations modes at 3350 cm(-1), 2960 cm(-1), 1650 cm(-1), 1250 cm(-1) and 1050 cm(-1) were altered by nitrogen PIII. Visible-ultraviolet (vis-UV) spectroscopy was used to evaluate film refractive index and the results showed a slight increase from 1.6 to 1.8 following the implantation time. Nanoindentation revealed a surface hardness rise from 0.5 to 2.3 GPa as PIII treatment time increased. These results indicate nitrogen PIII is very promising in improving optical and mechanical properties of PPHMDSN films.