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Foliar fungal communities of plants are diverse and ubiquitous. In grasses endophytes may increase host fitness; in trees, their ecological roles are poorly understood. We investigated whether the genotype of the host tree influences community structure of foliar fungi. We sampled leaves from genotyped balsam poplars from across the species' range, and applied 454 amplicon sequencing to characterize foliar fungal communities. At the time of the sampling the poplars had been growing in a common garden for two years. We found diverse fungal communities associated with the poplar leaves. Linear discriminant analysis and generalized linear models showed that host genotypes had a structuring effect on the composition of foliar fungal communities. The observed patterns may be explained by a filtering mechanism which allows the trees to selectively recruit fungal strains from the environment. Alternatively, host genotype-specific fungal communities may be present in the tree systemically, and persist in the host even after two clonal reproductions. Both scenarios are consistent with host tree adaptation to specific foliar fungal communities and suggest that there is a functional basis for the strong biotic interaction.
The information processing abilities of neural circuits arise from their synaptic connection patterns. Understanding the laws governing these connectivity patterns is essential for understanding brain function. The overall distribution of synaptic strengths of local excitatory connections in cortex and hippocampus is long-tailed, exhibiting a small number of synaptic connections of very large efficacy. At the same time, new synaptic connections are constantly being created and individual synaptic connection strengths show substantial fluctuations across time. It remains unclear through what mechanisms these properties of neural circuits arise and how they contribute to learning and memory. In this study we show that fundamental characteristics of excitatory synaptic connections in cortex and hippocampus can be explained as a consequence of self-organization in a recurrent network combining spike-timing-dependent plasticity (STDP), structural plasticity and different forms of homeostatic plasticity. In the network, associative synaptic plasticity in the form of STDP induces a rich-get-richer dynamics among synapses, while homeostatic mechanisms induce competition. Under distinctly different initial conditions, the ensuing self-organization produces long-tailed synaptic strength distributions matching experimental findings. We show that this self-organization can take place with a purely additive STDP mechanism and that multiplicative weight dynamics emerge as a consequence of network interactions. The observed patterns of fluctuation of synaptic strengths, including elimination and generation of synaptic connections and long-term persistence of strong connections, are consistent with the dynamics of dendritic spines found in rat hippocampus. Beyond this, the model predicts an approximately power-law scaling of the lifetimes of newly established synaptic connection strengths during development. Our results suggest that the combined action of multiple forms of neuronal plasticity plays an essential role in the formation and maintenance of cortical circuits.
Spirochetes belonging to the Borrelia (B.) burgdorferi sensu lato complex differ in their resistance to complement-mediated killing, particularly in regard to human serum. In the present study, we elucidate the serum and complement susceptibility of B. valaisiana, a genospecies with the potential to cause Lyme disease in Europe as well as in Asia. Among the investigated isolates, growth of ZWU3 Ny3 was not affected while growth of VS116 and Bv9 was strongly inhibited in the presence of 50% human serum. Analyzing complement activation, complement components C3, C4 and C6 were deposited on the surface of isolates VS116 and Bv9, and similarly the membrane attack complex was formed on their surface. In contrast, no surface-deposited components and no aberrations in cell morphology were detected for serum-resistant ZWU3 Ny3. While further investigating the protective role of bound complement regulators in mediating complement resistance, we discovered that none of the B. valaisiana isolates analyzed bound complement regulators Factor H, Factor H-like protein 1, C4b binding protein or C1 esterase inhibitor. In addition, B. valaisiana also lacked intrinsic proteolytic activity to degrade complement components C3, C3b, C4, C4b, and C5. Taken together, these findings suggest that certain B. valaisiana isolates differ in their capability to resist complement-mediating killing by human serum. The molecular mechanism utilized by B. valaisiana to inhibit bacteriolysis appears not to involve binding of the key host complement regulators of the alternative, classical, and lectin pathways as already known for serum-resistant Lyme disease or relapsing fever borreliae.
Das Sumpf-Herzblatt (Parnassia palustris), benannt nach dem bevorzugten Lebensraum und den oft herzförmigen Blättern, ist in Nordrhein-Westfalen eine Seltenheit und es wird immer seltener. Die Blüten wirken auf den ersten Blick schlicht, aber sie haben einige Überraschungen zu bieten, denn schaut man genau hin, dann stellt sich heraus, dass sie einerseits trickreich ihre Bestäuber betrügen und andererseits durch eine ausgeklügelte Blührhythmik dafür sorgen, dass ihre Blüten nicht selbstbestäubt werden können. Und man kann einer Blüte sogar ansehen, wie alt sie ist und wie viele Tage sie noch blühen wird.
Um auf die Problematik der Veränderung von Lebensräumen und ihre Zerstörung aufmerksam zu machen, wird jährlich von den deutschen ARBEITSKREISEN HEIMISCHE ORCHIDEEN (AHO) eine heimische Orchideenart zur "Orchidee des Jahres" gewählt. Für das Jahr 2012 wurde das Bleiche Knabenkraut (Orchis pallens) ausgewählt.
Die Europäische Lärche (Larix decidua = L. europaea) ist der einzige heimische Nadelbaum, der jährlich am Ende der Vegetationsperiode seine Nadeln abwirft (Abb. 1 & 2). Hierauf bezieht sich auch das Artepitethon "decidua", das "abfallend" bedeutet. Alle übrigen heimischen Koniferen wie Weiß-Tanne (Abies alba), Gew
hönliche Fichte (Picea abies), Wald- und Berg-Kiefer (Pinus sylvestris & P. mugo) sowie Gew
öhnlicher Wacholder und Sadebaum (Juniperus communis & J. sabina) sind immergrün. Durch ihre prächtige, gold-gelbe Herbstfärbung stellt die Lärche ein landschaftsprägendes Element dar und ist außerdem ein wichtiger heimischer Forstbaum. 2012 wurde die Europäische Lärche zum Baum des Jahres gewählt.
Die Sibirische Schwertlilie steht stellvertretend für eine Vielzahl von Arten, die aufgrund zunehmender Trockenlegung von Feuchtgebieten stark im Rückgang begriffen sind. Mit der Wahl zur "Blume des Jahres 2010" sollte auf das "Schicksal" solcher Arten aufmerksam gemacht werden. Während die Bestände der Sibirischen Schwertlilie in der freien Natur stark gefährdet sind, wird die Art in verschiedenen Sorten in Gärten als recht anspruchslose Staude immer beliebter, sodass sie regelmäßig im Gartenhandel angeboten wird. Der Aufbau von Iris-Blüten und ihre Anpassung an die Bestäuber sind eine Besonderheit in der heimischen Flora, weswegen es sich lohnt, sie genauer zu betrachten.
Exkursion: Wahner Heide
(2013)
Bei der Wahner Heide handelt es sich mit ca. 5000 ha um das größte Naturschutzgebiet der Rhein-Mittelterrasse mit sandig-kiesigem, manchmal auch tonigem Untergrund. Seit Anfang des 19. Jahrhunderts wurde es als Truppen
bungsplatz genutzt, davor jahrhundertelang als Weide, zur Brennholzgewinnung und als Abplaggungsgebiet. Bisher wurden
über 700 Organismen der Roten Listen NRWs nachgewiesen, wobei mehrere zoologische Gruppen (z. B. Arthropoden und Mollusken) noch nicht systematisch untersucht werden konnten. Im Exkursionsgebiet liegen Sandmagerrasen, Heiden, festgelegte Binnend
nen, S
mpfe und Moore. Einige der aufgesuchten Arten sind landesweit äußerst selten wie der Zwerglein (Radiola linoides) oder kommen in ganz Nordrhein-Westfalen heute nur im Gebiet der Wahner Heide vor, wie der Ysopblättrige Weiderich (Lythrum hyssopifolia) und die Wasserfalle (Aldrovanda versiculosa).
Der Verein zur Erhaltung der Nutzpflanzenvielfalt (VEN) bemüht sich um die Erhaltung von Arten und Sorten, die als Kulturpflanzen in Vergessenheit geraten oder zumindest zurückgegangen sind. Dazu gehört auch der Pastinak, im Femininum auch als Pastinake bezeichnet, mit wissenschaftlichem Namen Pastinaca sativa. Diese Art wurde im vergangenen Jahr vom VEN zur Gemüsepflanze der Jahre 2011 und 2012 ernannt. Doch damit ergeben sich sofort zwei Probleme: Wenn auch im Anbau seit Jahrzehnten vielerorts nicht mehr anzutreffen, erlebt sie doch in der Küche schon seit einigen Jahren eine erhebliche Renaissance, wie zahlreiche einschlägige Bücher zu Anbau und Zubereitung (u. a.) von Pastinak beweisen, von denen einige den Namen der Pflanze schon im Titel tragen: "Topinambur, Pastinak, Mangold und Co.” (SOMMER & MÖLLER-SCHLÖMANN 2000), "Pastinaken & Co: von fast vergessenen und längst bekannten Gemüsesorten" (TSCHIRNER & ENDRESS 2008), "Vergessene Gemüse: Feine Rezepte für Pastinake, Portulak und mehr" (REDDEN 2011) und einige weitere. Seitdem wird diese Art zumindest vereinzelt mehrfach angebaut und gehört gewiss nicht (mehr) zu den bedrohten Nutzpflanzen in vorderster Reihe, von alten hier zugehörigen Sorten einmal abgesehen. Hinzu kommt allerdings, dass der Pastinak zumindest regional gar keine alte Kulturpflanze zu sein scheint, sondern überhaupt erst in jüngerer Zeit angebaut wurde. Das zweite Problem betrifft die Identität des Pastinaks. Unter dem Namen Pastinaca sativa (im weiteren Sinne) werden traditionell alle in Mitteleuropa vorkommenden Sippen der Gattung zusammengefasst, wenn auch auf unterschiedlichem taxonomischen Niveau: So findet sich in der meisten bestimmungskritischen Literatur eine Gliederung in drei Unterarten, wobei die als Typus betrachtete Unterart nochmals in zwei Varietäten unterteilt wird. Wenn diese Gliederung akzeptiert wird, dann handelt es sich bei dem vom VEN gemeinten Taxon um die als Pastinaca sativa subsp. sativa var. sativa bezeichnete Sippe, jedenfalls die Kulturpflanze der Gruppe mit ausgebildeter Wurzelrübe. In vielen regionalen und lokalen Florenwerken wird dagegen allgemein von Pastinaca sativa gesprochen, ohne darauf hinzuweisen, welche Sippe gemeint ist; nur aus dem Zusammenhang ist meist zu erkennen, dass damit eine (oder mehrere) Wildsippe(n) angesprochen wird (werden). Wenn dann aber darauf hingewiesen wird, dass es sich um eine ursprünglich verwilderte Sippe handelt, ist das Chaos perfekt. Im vorliegenden Porträt wird in erster Linie die traditionell als Wurzelgemüse angebaute Sippe des Pastinaks behandelt. Allerdings ist es notwendig, zusätzlich auf die nicht als Gemüse genutzten Pastinaken zu sprechen zu kommen, insbesondere wegen der erwähnten und darüber hinausgehenden Verwechslungen und Zusammenfassungen, da der Gemüse-Pastinak Teil eines bestimmungskritischen Komplexes ist. Schließlich ist auch die wissenschaftliche Namenszuordnung bei den Pastinaken problematisch, wovon der Gemüse-Pastinak nicht ausgeschlossen ist. Aus diesen Gründen wird der gesamte Komplex von Pastinaca sativa, zu dem der Gemüse-Pastinak zählt, im Folgenden eingehender unter diesen Gesichtspunkten beleuchtet.
Zusätzlich zum Weihnachtsbaum werden bei uns Heim, Balkon und Garten mit weihnachtlichem "Tannengrün" geschmückt. Im Prinzip können Zweige jedes immergrünen Gehölzes aus dem Garten als "Weihnachtsgrün" dienen und tun es oft auch. Eine Zusammenstellung von Weihnachtsgrün ist daher nach oben offen. Wir wollen hier daher einerseits die vegetativen Merkmale der Arten besprechen, die regelmäß
ig in Gartencentern als Schnittgrün in Form von Zweigbündeln oder in Adventskränzen verarbeitet für die Dekoration verkauft werden. Hierbei ist das Angebot regional, aber auch von Gartencenter zu gut sortierten Blumengeschäften und Märkten verschieden. Andererseits beschreiben wir auch die immergrünen Koniferen, die man mit einer gewissen Regelmä
igkeit in Gärten und auf Friedhöfen findet. In Kombination mit den beiden Zusammenstellungen der "Weihnachtszapfen"(DÖRKEN & JAGEL 2010) und den "Zapfen der Zypressengewächse" (JAGEL & DÖRKEN 2014) sollte es dadurch möglich sein, den Gro
teil der bei uns in Gärten gepflanzten immergrünen Koniferen bestimmen zu können. Zweige von Koniferen lassen sich zwar nur selten bis auf die Zuchtsorten bestimmen, in der Regel kann man aber mit ein bisschen Übung die Arten erkennen. Die in Frage kommenden Arten gehören in die Pflanzenfamilien der Kieferngewächse (Pinaceae), Zypressengewächse (Cupressaceae), Eibengewächse (Taxaceae), Araukarien (Araucariaceae) und Schirmtannen (Sciadopityaceae). Bei der Beschreibung der Zweige beschränken wir uns weitgehend auf Merkmale der Zweige und Blätter bzw. Nadeln und geben keine Beschreibungen der Wuchsformen oder Zapfen. Im Zweifelsfall können aber gerade die Zapfen für eine sichere Bestimmung unerlässlich sein. Hierzu können die oben genannten Zusammenstellungen zur Hilfe genommen werden.