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Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a disease with an inflammatory phenotype with increasing prevalence in the elderly. Expanded population of mutant blood cells carrying somatic mutations is termed clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP). The association between CHIP and COPD and its relevant effects on DNA methylation in aging are mainly unknown. Analyzing the deep-targeted amplicon sequencing from 125 COPD patients, we found enhanced incidence of CHIP mutations (~20%) with a predominance of DNMT3A CHIP-mediated hypomethylation of Phospholipase D Family Member 5 (PLD5), which in turn is positively correlated with increased levels of glycerol phosphocholine, pro-inflammatory cytokines, and deteriorating lung function.

Coronavirus disease 2019 (COVID-19)-associated acute respiratory distress syndrome (ARDS) is associated with high mortality. Lung-protective ventilation is the current standard of care in patients with ARDS, but it might lead to hypercapnia, which is independently associated with worse outcomes. Extracorporeal carbon dioxide removal (ECCO2R) has been proposed as an adjuvant therapy to avoid progression of clinical severity and limit further ventilator-induced lung injury, but its use in COVID-19 has not been described yet. Acute kidney injury requiring renal replacement therapy (RRT) is common among critically ill COVID-19 patients. In centers with available dialysis, low-flow ECCO2R (

Die Ausweitung des Ökologischen Landbaus erfordert umfangreiche und praxisnahe Forschungen zur Ertragsstabilität. Dabei spielt die Gesunderhaltung der Pflanze und die Qualität der Ernteprodukte eine wichtige Rolle. In dem Beitrag wird die Bedeutung der Dauerfeldver­suche des Julius Kühn-Institutes in Dahnsdorf (Land Brandenburg) für diese Aufgabe dargestellt. Die Maßnahmen zur Unkrautkontrolle, zur Kartoffelkäferbekämpfung (Leptinotarsa decemlineata Say) und zur Kupferminimierung bei der Krautfäuleregulierung (Phytophthora infestans (Mont.) De Bary) wurden im System einer für den Ökolandbau typischen Fruchtfolge und nach EU-Ökorichtlinien geprüft. Die Vorteile einer Bewirtschaftung im Ökolandbau auf die Bodenaktivität, Häufigkeit und Artenvielfalt der Insektengemeinschaften allgemein, konnte auch unter kleinräumigen Bedingungen eines Versuchsfeldes bestätigt werden.

In the extrusion of clad composite materials with different flow stresses are usually used. This causes an inhomogeneous material flow which can induce sleeve or core fracture. In the present study, the material flow during indirect extrusion of copper-clad aluminum (CCA) rods was analyzed by means of experimental and numerical investigations throughout the process. In order to provide material models for the numerical analysis hot compression tests of the aluminum alloy EN AW-1080A and the copper alloy CW004A were carried out. The indirect extrusion was performed using a conical die with a semi die angle of 45° and an extrusion ratio of 14.8:1. The container was heated to 330°C, while billet, die, and ram were kept at room temperature. The extrusion trial was then modeled with the FEM based software DEFORM 2D. Cross sections were taken from the extruded rod and compared to the corresponding sections of the simulation with regard to the development of the equivalent copper cross section. As a result, the development of extrusion force and equivalent copper cross section could be clarified. The numerical investigations indicated a higher flow velocity for the aluminum core than for the copper sleeve at the bearing channel. Therefore, high tensile stresses and fractures of the copper sleeve were induced. Additionally, the validated numerical analysis made possible to determine the conditions for a successful co-extrusion of the analyzed CCA rod.

The search for approaches to a holistic sustainable agriculture requires the development of new cropping systems that provide additional ecosystem services beyond biomass supply for food, feed, material, and energy use. The reduction of chemical synthetic plant protection products is a key instrument to protect vulnerable natural resources such as groundwater and biodiversity. Together with an optimal use of mineral fertilizer, agroecological practices, and precision agriculture technologies, a complete elimination of chemical synthetic plant protection in mineral-ecological cropping systems (MECSs) may not only improve the environmental performance of agroecosystems, but also ensure their yield performance. Therefore, the development of MECSs aims to improve the overall ecosystem services of agricultural landscapes by (i) improving the provision of regulating ecosystem services compared to conventional cropping systems and (ii) improving the supply of provisioning ecosystem services compared to organic cropping systems. In the present review, all relevant research levels and aspects of this new farming concept are outlined and discussed based on a comprehensive literature review and the ongoing research project “Agriculture 4.0 without Chemical-Synthetic Plant Protection”.

Parametric quantum circuits play a crucial role in the performance of many variational quantum algorithms. To successfully implement such algorithms, one must design efficient quantum circuits that sufficiently approximate the solution space while maintaining a low parameter count and circuit depth. In this paper, develop a method to analyze the dimensional expressivity of parametric quantum circuits. Our technique allows for identifying superfluous parameters in the circuit layout and for obtaining a maximally expressive ansatz with a minimum number of parameters. Using a hybrid quantum-classical approach, we show how to efficiently implement the expressivity analysis using quantum hardware, and we provide a proof of principle demonstration of this procedure on IBM's quantum hardware. We also discuss the effect of symmetries and demonstrate how to incorporate or remove symmetries from the parametrized ansatz.

Copper-clad aluminum rods are usually fabricated using hydrostatic extrusion, since during direct and indirect extrusion fracture of the copper sleeve is difficult to avoid. In this study, different die surface topographies and lubrication conditions were applied to improve the material flow during indirect extrusion of copper-clad aluminum rods. Thus, conic dies with different roughness (polished and sandblasted) and surfaces shapes (fine and coarse grooves) were tested. Additionally, the effects of a wax-graphite-based lubricant as well as a graphite-like carbon (GLC) coating of the die conic surfaces were investigated. The composite billets were made of aluminum EN AW-1080A cores and copper CW004A sleeves with an equivalent copper cross section of 0.24 of the total billet cross section. For all trials, an extrusion ratio of 14.8:1 and a conic die angle of 2α = 90° were chosen. Non-isothermal extrusion trials were carried out using a container at 330 °C and billet and tools at room temperature to reduce the flow stress ratio σCu/σAl. The extruded composite rods’ integrity, surface quality, interface integrity, and equivalent copper cross section were analyzed. In addition, a visual inspection of the sleeve-die contact surface was performed. The results showed that the GLC coating proved to be unsuitable due to a lack of lubrication, which causes accumulated sleeve fractures and longitudinal grooves on the extruded rods. The best results were achieved with the combination of the sandblasted die surface and the wax-graphite-based lubricant, observing a uniform material flow without sleeve fractures.

We report about a case of a compassionate off-label use of the anti-interleukin-5-agent mepolizumab in a ventilated patient with life-threatening asthma attack in eosinophilic asthma. The patient suffered from severe eosinophilic asthma and was transmitted to our hospital with an asthma attack and a life-threatening respiratory state under ventilation. Since high dose steroids had not yielded a sufficient respiratory improvement mepolizumab was administered subcutaneously. After administration of mepolizumab respiratory state and ventilation parameter improved significantly. Two days after administration the patient was weaned could be extubated 8 days later and recovered completely from the asthma attack.The presented clinical case is suggestive of future clinical trials or registry studies to evaluate potential clinical benefits of anti-interleukin-5 treatment in patients with severe exacerbations of eosinophilic asthma. Keywords: Anti-IL-5-therapy, Asthma, Eosinophilia, Exacerbation, Intensive care medicine

The spider mite Tetranychus urticae Koch and the aphid Myzus persicae (Sulzer) both infest a number of economically significant crops, including tomato (Solanum lycopersicum). Although used for decades to control pests, the impact of green lacewing larvae Chrysoperla carnea (Stephens) on plant biochemistry was not investigated. Here we used profiling methods and targeted analyses to explore the impact of the predator and herbivore(s)-predator interactions on tomato biochemistry. Each pest and pest-predator combination induced a characteristic metabolite signature in the leaf and the fruit thus, the plant exhibited a systemic response. The treatments had a stronger impact on non-volatile metabolites including abscisic acid and amino acids in the leaves in comparison with the fruits. In contrast, the various biotic factors had a greater impact on the carotenoids in the fruits. We identified volatiles such as myrcene and α-terpinene which were induced by pest-predator interactions but not by single species, and we demonstrated the involvement of the phytohormone abscisic acid in tritrophic interactions for the first time. More importantly, C. carnea larvae alone impacted the plant metabolome, but the predator did not appear to elicit particular defense pathways on its own. Since the presence of both C. carnea larvae and pest individuals elicited volatiles which were shown to contribute to plant defense, C. carnea larvae could therefore contribute to the reduction of pest infestation, not only by its preying activity, but also by priming responses to generalist herbivores such as T. urticae and M. persicae. On the other hand, the use of C. carnea larvae alone did not impact carotenoids thus, was not prejudicial to the fruit quality. The present piece of research highlights the specific impact of predator and tritrophic interactions with green lacewing larvae, spider mites and aphids on different components of the tomato primary and secondary metabolism for the first time, and provides cues for further in-depth studies aiming to integrate entomological approaches and plant biochemistry.

Kupferhaltige Pflanzenschutzmittel dürfen vorerst noch bis 31. Januar 2018 als Bakterizid und Fungizid in der Landwirtschaft Europas angewendet werden. Die EU hat die Zulassung an die Bemühungen zur Reduktion der Anwendung kupferhaltiger Pflanzenschutzmittel auf das notwendige Maß geknüpft. Seit dem Jahr 2011 dokumentiert das Julius Kühn-Institut (JKI) gemeinsam mit dem Bund Ökologische Lebensmittelwirtschaft e.V. (BÖLW) kontinuierlich die Bemühungen zur Kupfer­minimierung und die Suche nach Ersatzlösungen. In Deutschland ist schon heute eine Halbierung der EU-weit zulässigen Kupfermenge gesetzlicher Standard. Die Fortschritte der letzten Jahre bei der Senkung der Kupferaufwandmengen werden deutlich aufgezeigt. Die angewandten Kupfermengen im konventionellen Pflanzenschutz pro Hektar liegen im Wein-, Hopfen- und Kartoffelanbau deutlich unter den Kupfermengen, die im Ökologischen Landbau notwendig sind während im Obstbau vergleichbare Mengen eingesetzt werden. Vergleicht man die angewandten Gesamtkupfermengen beider Bewirtschaftungssysteme, so zeigt sich dagegen, dass aufgrund der unterschiedlichen Flächenausdehnung nur 24% (26,5 t) der Kupfermengen im Öko-Landbau und 76% (84,8 t) im konventionellen Anbau ange­wendet wurden. Während im integrierten Pflanzenschutz Kupferpräparate im Hinblick auf einen notwen­digen Wirkstoffwechsel und ein erfolgreiches Resistenz­management von großer Bedeutung sind, ist die Ver­fügbarkeit solcher Präparate z.B. für den ökologischen Wein-, Hopfen- und Obstanbau existenziell. Sie entscheidet über die weitere Ausdehnung des Öko-Landbaus in diesen Kulturen. Ein vollständiger Verzicht auf Kupfer als Pflanzenschutzmittel ist auf mittlere Sicht weder möglich noch sinnvoll, da sonst nicht nur der ökologische Anbau vieler Kulturen unwirtschaftlich und Rück­umstellungen auf konventionelle Wirtschaftsweise die Folge wären, sondern auch dem inte­grierten Anbau ein wichtiger Wirkstoff im Rahmen des Resistenzmanagements fehlen würde. Auch höhere Aufwandmengen von mehr als 3 kg/ha und Jahr können bei Extremwettersituationen wie im Jahr 2016 notwendig werden, wobei dann die gesetzlichen Möglichkeiten der Notfallzulassung nach Art. 53 der VO (EG) 1107/2009 ausgeschöpft werden müssen. DOI: 10.5073/JfK.2016.07.01, https://doi.org/10.5073/JfK.2016.07.01

Vor dem Hintergrund, dass kupferhaltige Pflanzenschutzmittel noch bis 31. Januar 2018 als Bakterizid und Fungizid in der Landwirtschaft Europas angewendet werden dürfen, ist die Suche nach Minimierungs- und alternativen Pflanzenschutzstrategien ein wichtiges Forschungsziel. Seit 2001 fördert die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) im Rahmen des Bundesprogrammes Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft (BÖLN) Forschungseinrichtungen in Deutschland bei der Suche nach praxisnahen Lösungen in diesem Bereich. Insgesamt wurden für die Kupferersatz- und Minimierungsstrategie Fördergelder in Höhe von 10,2 Millionen Euro zur Verfügung gestellt. Der Überblick zum Stand der Forschungsarbeiten zeigt die Fortschritte der letzten Jahre bei der kontinuierlichen Senkung der Kupferaufwandmenge. Weiterhin wird deutlich, dass ein vollständiger Verzicht auf Kupfer als Pflanzenschutzmittel im Ökolandbau noch nicht möglich ist, da der Anbau vieler Kulturen unwirtschaftlich und Rückumstellungen auf konventionelle Wirtschafts­weise die Folge wären. Die Forschungsarbeiten zur Kupferreduzierung und zu Kupferersatz müssen deshalb kontinuierlich und intensiv fortgeführt werden. DOI: 10.5073/JfK.2016.05.02, https://doi.org/10.5073/JfK.2016.05.02

DOI: 10.5073/JfK.2015.12.01, https://doi.org/10.5073/JfK.2015.12.01

We propose an explicit formulation of the physical subspace for a (1+1)-dimensional SU(2) lattice gauge theory, where the gauge degrees of freedom are integrated out. Our formulation is completely general, and might be potentially suited for the design of future quantum simulators. Additionally, it allows for addressing the theory numerically with matrix product states. We apply this technique to explore the spectral properties of the model and the effect of truncating the gauge degrees of freedom to a small finite dimension. In particular, we determine the scaling exponents for the vector mass. Furthermore, we also compute the entanglement entropy in the ground state and study its scaling towards the continuum limit.

Zur Regulierung des Kartoffelkäfers (Leptinotarsa decemlineata Say) im Ökologischen Landbau reichen oftmals die vorbeugenden Maßnahmen nicht aus, und nur die Anwendung z.B. von Pflanzenschutzmitteln kann die Ertragssicherheit gewährleisten. Ziel der auf einem nach EU-Ökorichtlinien zertifizierten Versuchsfeld durchgeführten Versuche war es deshalb, die dem Ökologischen Landbau zur Verfügung stehenden, biologischen Pflanzenschutzmittel hinsichtlich des optimalen Anwendungszeitpunktes, ihrer Wirkung auf den Schädling und Nebenwirkungen auf Nützlinge sowie deren Wirtschaftlichkeit zu untersuchen. Die Pflanzenschutzmittel Spruzit Neu (Pyrethrum, a.i. 4,59 g/l), Novodor FC (Bacillus thuringiensis var. tenebrionis (B.t.t.), a.i. 20 g/l), NeemAzal-T/S (Neem, a.i. 10 g/l) und SpinTor (Spinosad, a.i. 480 g/l) wurden in den Versuchsjahren von 2004 bis 2009 vergleichend auch in ihrer Kombination getestet. Die Ergebnisse dokumentieren, dass pyrethrumhaltige Präparate auch mit zweifacher Behandlung und verfeinerter Anwendungstechnik keine zufriedenstellende Wirkung mehr zeigen. Aufgrund wachsender Resistenzerscheinungen gegen diesen Wirkstoff wurde von einer Anwendung in Regionen mit intensivem Kartoffelanbau abgeraten. Auch eine einmalige Behandlung mit dem Bakterien­präparat (B.t.t.) oder dem Neem-Präparat NeemAzal T/S zeigte unzureichende Wirkungen bei hohem Schad­erregeraufkommen. Sehr gute Erfolge erzielte die Kombination beider Präparate bei zeitversetztem Einsatz, insbesondere dann, wenn zuerst das Neem- und bis zu fünf Tagen später das Bakterienpräparat angewendet wurde. Dabei ließen sich die Aufwandmengen der Mittel sogar herabsetzen. Gleichzeitig wird mit dieser Vorgehensweise das Risiko der Ausbildung von Resistenzen gegen eines der Mittel reduziert. Eine Tankmischung aus Neem- und B.t.t.-Präparaten war der zeitversetzten Anwendung der Präparate jedoch unterlegen. Es ist anzunehmen, dass in Zukunft das Pflanzenschutzmittel SpinTor (Spinosad), aufgrund der geringen Anwendungskosten, das bevorzugte Mittel zur Kartoffelkäferregulierung für die Landwirte sein wird. Auch unter den schwierigen Versuchsbedingungen im Jahr 2009 erzielte die einmalige Anwendung des Präparates Wirkungsgrade von über 80%. Aufgrund der möglichen Resistenzentwicklung ist aber auch hier ein jährlicher Wirkstoffwechsel unbedingt zu empfehlen. Da die Mittel nur wenige Tage nach der Ausbringung wirksam bleiben, kommt der Festlegung des optimalen Anwendungszeitpunktes zentrale Bedeutung zu. Dabei kann die Anwendung des Prognosemodells SIMLEP3 herangezogen werden. Die erhobenen Boniturdaten stimmten mit den Prognosen des Simulationsmodells bis auf das Jahr 2009 sehr gut überein. Das Auftreten von Blattlausprädatoren in Kartoffel­beständen ist vergleichsweise gering und wird über­wiegend durch Marienkäfer (Coccinellidae) bestimmt (> 90%). Zu den häufigsten Arten gehören der 7-Punkt Marienkäfer (Coccinella septempunctata L.) und der Asiatische Marienkäfer (Harmonia axyridis Pallas). Im Versuchsjahr 2008 konnte in allen Varianten, in denen Pflanzenschutzmittel angewendet wurden, im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle, eine steigende Anzahl an Nutzinsekten beobachtet werden. Die Ursache liegt im starken Blattverlust durch den Käferfraß in der unbe­handelten Variante, die immer weniger Lebensraum für die Blattläuse und deren Gegenspieler bot.

Die Abschätzung der als Pflanzenschutzmittel eingesetzten Kupfermenge im Jahr 2008 in Deutschland hat gezeigt, dass sich durch die flächenmäßige Ausweitung des Ökologischen Landbaus die hier eingesetzten Kupfermengen um 10 t auf 34,1 t jährlich im Vergleich zu 2005 erhöht haben. Die Gesamteinträge durch Pflanzenschutzmittel aus der konventionellen Landwirtschaft sind aber etwa 10-mal höher und liegen bei jährlich 289,5 t. Vergleicht man die Anwendung der Mittel in den verschiedenen Kulturen, so werden im Hopfenanbau (4–7 kg/ha und Jahr) die höchsten Kupfereinträge registriert. Beispielhaft konnten für das Obstanbaugebiet Bodensee die jährlichen Kupfereinträge berechnet werden. Im Mittelwert liegt der Eintrag für alle Gemeinden bei 1,57 kg/ha und Jahr. Es kann eingeschätzt werden, dass im Vergleich zum Eintrag über Wirtschaftsdünger (ca. 2300 t/ha und Jahr) oder Klärschlamm (ca. 450 t/ha und Jahr) der Eintrag über Pflanzenschutzmittel gering ist. Eine weitere Anwendung kupferhaltiger Pflanzenschutzmittel in den nächsten 10 Jahren, mit den hier vorgestellten Mengenangaben, würde nur zu einer weiteren sehr geringen Erhöhung des Gesamtkupfergehaltes im Boden beitragen. Darüber hinaus ist durch die absehbare Entwicklung neuer kupferhaltiger Pflanzenschutzmittel mit Niedrigkonzentrationen mit einer Reduzierung der Kupfereinträge in den kommenden Jahren zu rechnen.