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35 Jahre nach den vegetationskundlichen Untersuchungen von Lenski (1953) wurden die genau eingemessenen Probeflächen im Ostetal (nordöstl. von Bremen) erneut kartiert. Der Vegetationsvergleich 1952/ 1987 veranschaulicht den drastischen Wandel der Grünlandvegetation. Ursachen der Vegetationsveränderungen waren sowohl Bewirtschaftungsintensivierungen als auch die Aufgabe der Landnutzung (Brache). Je nach Ausmass der Nutzungsänderung verarmten die Grünlandbestände: Der starke Rückgang der Artenzahl/Probefläche, Stetigkeits- und Dominanzveränderungen dokumentieren floristische Veränderungen, von denen besonders die heute gefährdeten Arten der Feuchtwiesen betroffen sind. Auf den intensiv genutzten Flächen sind größtenteils nicht einmal mehr Relikte der 1952 ausgewiesenen Pflanzengesellschaften zu erkennen. Auf den Brachflächen sind heute feuchte Hochstaudenfluren (Filipendulion u.a.) und Röhrichte ausgebildet. Nur bei annähernd gleichbleibender Folgenutzung konnten sich artenreichere Grünlandgesellschaften erhalten. Der Vegetationswandel der letzten 35 Jahre spiegelt sehr genau die spezifischen Bewirtschaftungs- und Standortveränderungen wider.
Nach Nutzungsaufgabe ehemals artenreicher Feuchtwiesen (Senecioni-Brometum racemosi) der Talauen entwickelten sich artenarme Hochstaudenfluren. Das qualitative Ausmaß der Veränderungen konnte am Beispiel des mittleren Ostetals durch den Vergleich genauer Vegetationskarten und Dauerquadrataufnahmen analysiert werden. Der drastische Artenzahlrückgang ist verbunden mit der Dominanz weniger, hochwüchsiger Arten. Phalaridetum, Glycerietum, Filipendula- und Convolvuletalia-Gesellschaften sind auch noch nach 30 Jahren Brache Folgegesellschaften des Senecioni-Brometum. Aufgrund ihrer Konstitutionsmerkmale (Nährstoffakkumulation, Phytomasseproduktion und Fähigkeit, mit kräftigen Rhizomausläufern hohe Streuauflagen zu durchwachsen) sind Filipendula, Glyceria oder Phalaris in der Lage, in allen Ausbildungen der Sumpfdotterblumen-Wassergreiskrautwiesen schnell die Vorherrschaft zu gewinnen. Standorttypische Gehölze benachbarter Alno-Ulmion-Gesellschaften konnten sich infolge starker Beschattung noch nicht etablieren. Nach Wiederaufnahme der Nutzung ist bereits in den ersten 3 Jahren ein gravierender Ertragsrückgang festzustellen. In den nicht gedüngten Mädesüß-, Wasserschwaden- und Rohrglanzgras-Brachen wird bei zweimaliger Mahd bereits nach 3 Jahren eine erfolgsversprechende Restitution artenreicher Sumpfdotterblumenwiesen eingeleitet: viele Kennarten charakterisieren den rapiden Anstieg der Artenzahl. Die Reversibilität der Bracheentwicklung kann mit einer schnellen "biologischen Auslagerung" der naturnahen (nicht meliorierten) Brachestandorte erklärt werden.
Excessive accumulation of the extracellular matrix is a hallmark of many inflammatory and fibrotic diseases, including those of the kidney. This study addresses the question whether NO, in addition to inhibiting the expression of MMP-9, a prominent metalloprotease expressed by mesangial cells, additionally modulates expression of its endogenous inhibitor TIMP-1. We demonstrate that exogenous NO has no modulatory effect on the extracellular TIMP-1 content but strongly amplifies the early increase in cytokine-induced TIMP-1 mRNA and protein levels. We examined whether transforming growth factor beta (TGFbeta), a potent profibrotic cytokine, is involved in the regulation of NO-dependent TIMP-1 expression. Experiments utilizing a pan-specific neutralizing TGFbeta antibody demonstrate that the NO-induced amplification of TIMP-1 is mediated by extracellular TGFbeta. Mechanistically, NO causes a rapid increase in Smad-2 phosphorylation, which is abrogated by the addition of neutralizing TGFbeta antisera. Similarly, the NO-dependent increase in Smad-2 phosphorylation is prevented in the presence of an inhibitor of TGFbeta-RI kinase, indicating that the NO-dependent activation of Smad-2 occurs via the TGFbeta-type I receptor. Furthermore, activation of the Smad signaling cascade by NO is corroborated by the NO-dependent increase in nuclear Smad-4 level and is paralleled by increased DNA binding of Smad-2/3 containing complexes to a TIMP-1-specific Smad-binding element (SBE). Reporter gene assays revealed that NO activates a 0.6-kb TIMP-1 gene promoter fragment as well as a TGFbeta-inducible and SBE-driven control promoter. Chromatin immunoprecipitation analysis also demonstrated DNA binding activity of Smad-3 and Smad-4 proteins to the TIMP-1-specific SBE. Finally, by enzyme-linked immunosorbent assay, we demonstrated that NO causes a rapid increase in TGFbeta(1) levels in cell supernatants. Together, these experiments demonstrate that NO by induction of the Smad signaling pathway modulates TIMP-1 expression.
Mammalian retinae have rod photoreceptors for night vision and cone photoreceptors for daylight and colour vision. For colour discrimination, most mammals possess two cone populations with two visual pigments (opsins) that have absorption maxima at short wavelengths (blue or ultraviolet light) and long wavelengths (green or red light). Microchiropteran bats, which use echolocation to navigate and forage in complete darkness, have long been considered to have pure rod retinae. Here we use opsin immunohistochemistry to show that two phyllostomid microbats, Glossophaga soricina and Carollia perspicillata, possess a significant population of cones and express two cone opsins, a shortwave-sensitive (S) opsin and a longwave-sensitive (L) opsin. A substantial population of cones expresses S opsin exclusively, whereas the other cones mostly coexpress L and S opsin. S opsin gene analysis suggests ultraviolet (UV, wavelengths <400 nm) sensitivity, and corneal electroretinogram recordings reveal an elevated sensitivity to UV light which is mediated by an S cone visual pigment. Therefore bats have retained the ancestral UV tuning of the S cone pigment. We conclude that bats have the prerequisite for daylight vision, dichromatic colour vision, and UV vision. For bats, the UV-sensitive cones may be advantageous for visual orientation at twilight, predator avoidance, and detection of UV-reflecting flowers for those that feed on nectar.
In the past, the genetically diabetic-obese diabetes/diabetes (db/db) and obese/obese (ob/ob) mouse strains were used to investigate mechanisms of diabetes-impaired wound healing. Here we determined patterns of skin repair in genetically normal C57Bl/6J mice that were fed using a high fat diet (HFD) to induce a diabetes-obesity syndrome. Wound closure was markedly delayed in HFD-fed mice compared to mice which had received a standard chow diet (CD). Impaired wound tissue of HFD mice showed a marked prolongation of wound inflammation. Expression of vascular endothelial growth factor (VEGF) was delayed and associated with the disturbed formation of wound margin epithelia and an impaired angiogenesis in the reduced granulation tissue. Normal wound contraction was retarded and disordered. Wound disorders in obese C57Bl/6J mice were paralleled by a prominent degradation of the inhibitor of NFκB (IκB-α) in the absence of an Akt activation. By contrast to impaired wound conditions in ob/ob mice, late wounds of HFD mice did not develop a chronic inflammatory state and were epithelialized after 11 days of repair. Thus, only genetically obese and diabetic ob/ob mice finally developed chronic wounds and therefore represent a better suited experimental model to investigate diabetes-induced wound healing disorders.
The project focuses on the efficiency of combined technologies to reduce the release of micropollutants and bacteria into surface waters via sewage treatment plants of different size and via stormwater overflow basins of different types. As a model river in a highly populated catchment area, the river Schussen and, as a control, the river Argen, two tributaries of Lake Constance, Southern Germany, are under investigation in this project. The efficiency of the different cleaning technologies is monitored by a wide range of exposure and effect analyses including chemical and microbiological techniques as well as effect studies ranging from molecules to communities.
Ziel: Wiederansiedlungen und anderen Formen der gezielten Einbürgerung kommen im Naturschutz eine wachsende Bedeutung zu, nicht zuletzt vor dem Hintergrund zukünftiger Klimaveränderungen. Besonders in fragmentierten Habitaten können Wiederansiedlungen ein geeignetes Mittel sein, um eine hohe Artenvielfalt zu erhalten bzw. wieder herzustellen. In dieser Untersuchung wurden Informationen zu bisherigen Wiederansiedlungsversuchen von Pflanzenarten in Deutschland zusammengetragen, um folgende Fragen zu beantworten: (1) Wie verteilen sich die in Wiederansiedlungsprojekten berücksichtigten Arten auf verschiedene Pflanzenfamilien, Standorttypen, Habitattypen und ökologische Strategietypen, und sind gefährdete Arten bestimmter Eigenschaften und Ansprüche, verglichen mit der Gesamtzahl gefährdeter Arten, in Wiederansiedlungsprojekten adäquat repräsentiert? (2) Werden Arten, für die national oder regional eine besonders große Verantwortlichkeit besteht, in Wiederansiedlungsprojekten hinreichend berücksichtigt? (3) Beeinflusst die Auswahl der wiedereinzubringenden Arten die Chancen für einen Erfolg oder Misserfolg der Projekte?
Methoden: Informationen zu Wiederansiedlungsprojekten in Deutschland wurden aus publizierten und Internet-Quellen sowie unveröffentlichten Berichten zusammengetragen. Berücksichtigt wurden dabei Versuche, die auf einzelne Arten ausgerichtet waren und im Rahmen wissenschaftlicher oder Naturschutz-bezogener Projekte durchgeführt wurden. Für alle Arten wurden Daten zur Systematik, Lebensform, zu ökologischen Merkmalen und Habitatansprüchen zusammengestellt. Eine Liste aller national oder regional gefährdeten, für Wiederansiedlungen berücksichtigten und nicht-berücksichtigten Arten diente als Referenz für die statistischen Auswertungen.
Ergebnisse: Die Liste aller wiedereingebürgerten Gefäßpflanzen umfasste 196 Arten. Im Vergleich zur Gesamtheit aller gefährdeten Taxa in Deutschland waren Arten aus Familien mit großen und auffälligen, oft insektenbestäubten Blüten (zum Beispiel Orchidaceae) überrepräsentiert. Häufiger als statistisch erwartet wurden Arten aus halb-natürlichen Habitattypen, wie Trockenrasen und Heiden, wiederangesiedelt. Besonders viele Projekte betrafen Arten in Kalkmagerrasen auf trockenen, basenreichen und nährstoffarmen Standorten. Im Gegensatz dazu waren Taxa naturnaher Pflanzengemeinschaften (alpine und Stein-Formationen, Wälder) unterrepräsentiert. Etwa 25 % aller wiederangesiedelten Arten gelten regional als gefährdet, deutschlandweit aber als ungefährdet. Von den 150 Arten, für die Deutschland eine besonders große Verantwortlichkeit trägt, wurden nur 14 (9,3 %) in Wiedereinbürgerungsprojekten berücksichtigt. Der Erfolg der Wiederansiedlungen war nur in einem Drittel der Fälle dokumentiert, in denen sich zeigte, dass Wiedereinbürgerungen in nährstoffarmen Lebensräumen relativ oft erfolglos bleiben, Versuche mit nährstoffbedürftigen und konkurrenzstarken Arten dagegen häufiger gelingen.
Schlussfolgerungen: Wiederansiedlungen gefährdeter Arten sollten stärker auf die gefährdeten Arten fokussieren, für die national oder regional eine besonders große Verantwortlichkeit besteht. Die unterschiedlichen Erfolgschancen von Wiederansiedlungen in verschiedenen Habitaten sollten stärker als bisher bei der Auswahl der Arten berücksichtigt werden.
Wet grasslands once covered a large area in the lowlands of northern Germany, but have declined since several decades as a result of land use intensification. Permanent plot data from such grasslands in the region that would allow to assess the extent of changes in species composition and richness are still rare. Here, we present a re-visitation study of 52 quasi-permanent plots from the Stedinger Land area in the basin of the river Weser near Bremen, comparing quadrat data between 1948 and 2015. In 1948, the grasslands were characterized by species typical of wet, moderately fertile grasslands belonging to the Bromo-Senecionetum aquatici (Bromion racemosi), including 15 species currently classified as threatened. Until 2015, the vegetation had changed strongly: almost all indicators of wet grasslands had either declined or completely vanished, whereas more nutrient-demanding species of less wet soils had increased, especially grasses. The cumulative number of species had declined by 50%, while mean plot species richness had decreased by 64.6%, mainly resulting from the pronounced loss of many herbs. A comparison of mean Ellenberg indicator values suggested that the plots had become drier, but also more base- and nutrient-rich, most likely triggered by the intensification of land use with drainage and fertilization as well as more frequent and earlier cutting. Our study reflects the dramatic loss of plant species diversity in wet grasslands over the past 60−70 years in areas not preserved and properly managed, and it documents the need for protecting remnants of these grasslands and for restoring wet grassland areas by re-wetting, nutrient removal and the transition to a less intensive land use.
Major mood disorders, which primarily include bipolar disorder and major depressive disorder, are the leading cause of disability worldwide and pose a major challenge in identifying robust risk genes. Here, we present data from independent large-scale clinical data sets (including 29 557 cases and 32 056 controls) revealing brain expressed protocadherin 17 (PCDH17) as a susceptibility gene for major mood disorders. Single-nucleotide polymorphisms (SNPs) spanning the PCDH17 region are significantly associated with major mood disorders; subjects carrying the risk allele showed impaired cognitive abilities, increased vulnerable personality features, decreased amygdala volume and altered amygdala function as compared with non-carriers. The risk allele predicted higher transcriptional levels of PCDH17 mRNA in postmortem brain samples, which is consistent with increased gene expression in patients with bipolar disorder compared with healthy subjects. Further, overexpression of PCDH17 in primary cortical neurons revealed significantly decreased spine density and abnormal dendritic morphology compared with control groups, which again is consistent with the clinical observations of reduced numbers of dendritic spines in the brains of patients with major mood disorders. Given that synaptic spines are dynamic structures which regulate neuronal plasticity and have crucial roles in myriad brain functions, this study reveals a potential underlying biological mechanism of a novel risk gene for major mood disorders involved in synaptic function and related intermediate phenotypes.
Bipolar disorder (BD) is a highly heritable neuropsychiatric disease characterized by recurrent episodes of mania and depression. BD shows substantial clinical and genetic overlap with other psychiatric disorders, in particular schizophrenia (SCZ). The genes underlying this etiological overlap remain largely unknown. A recent SCZ genome wide association study (GWAS) by the Psychiatric Genomics Consortium identified 128 independent genome-wide significant single nucleotide polymorphisms (SNPs). The present study investigated whether these SCZ-associated SNPs also contribute to BD development through the performance of association testing in a large BD GWAS dataset (9747 patients, 14278 controls). After re-imputation and correction for sample overlap, 22 of 107 investigated SCZ SNPs showed nominal association with BD. The number of shared SCZ-BD SNPs was significantly higher than expected (p = 1.46x10-8). This provides further evidence that SCZ-associated loci contribute to the development of BD. Two SNPs remained significant after Bonferroni correction. The most strongly associated SNP was located near TRANK1, which is a reported genome-wide significant risk gene for BD. Pathway analyses for all shared SCZ-BD SNPs revealed 25 nominally enriched gene-sets, which showed partial overlap in terms of the underlying genes. The enriched gene-sets included calcium- and glutamate signaling, neuropathic pain signaling in dorsal horn neurons, and calmodulin binding. The present data provide further insights into shared risk loci and disease-associated pathways for BD and SCZ. This may suggest new research directions for the treatment and prevention of these two major psychiatric disorders.