ALBERT

Notes: In den letzten Jahren wurden immer mehr RNA-Editingprozesse entdeckt, welche die Abfolge der Nukleotidbausteine einer RNA nach der Abschrift aus dem zugehörigen Gen variieren. Mit der modifizierten Sequenz der Nukleotide ändert sich natürlich auch der Informationsgehalt der RNA - eine Proteinsequenz ist damit in diesen Fällen nicht mehr vollständig aus der DNA-Sequenz vorhersagbar. Teilweise verändert sich ein RNA-Molekül durch Editing so sehr, daß der Zusammenhang zwischen RNA und dem entsprechenden Gen in der DNA überhaupt nicht mehr zu erkennen ist.Inzwischen sind bei vielen verschiedenen Eukaryoten viele Spielarten des RNA-Editing bekannt. RNA-Editing kann einzelne oder mehrere Nukleotide einfügen und andere entfernen. Manche reife “richtige” mRNA ist in Trypanosomen nach dem RNA-Editing mehr als doppelt so lang wie die ursprüngliche Kopie des Gens. In anderen Fällen, insbesondere bei den höheren Eukaryoten von Moos bis Maus, verändern Desaminierungsreaktionen einzelne Basen in ihrer Identität. An spezifischen Orten einer RNA entsteht dabei aus einem Cytidin ein Uridin oder aus einem Adenosin- ein Inosinnukleotid. Sind diese Veränderungen in den mRNA-Editing in den mitochondrialen mRNAs der Pflanzen zur Regel. Hier ist praktisch jede mRNA vom RNA-Editing betroffen, das die vererbte Information an bis zu 1000 Positionen in den mRNAs korrigiert.

Notes: Die Verbrennung von großteils fossilen Kohlenstoffverbindungen hat seit Beginn der industriellen Revolution einen Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre von nahezu 30% bewirkt. Aus im Polareis eingeschlossenen Luftblasen ist bekannt, daß sich die Konzentration von 190 ppm (parts per million) zum Höhepunkt der letzten Eiszeit auf etwa 290 ppm um 1800 und heute durchschnittlich 364 ppm erhöht hat ‘;42’. Seit einigen Jahrzehnten ist die Zunahme der CO2-Konzentration in der Atomosphäre durch kontinuierliche Messungen belegt. Aufgrund der Eisbohrkerne wissen wir auch, daß der CO2-Pegel im Laufe der letzten 45000 Jahre immer zwischen 1990 und 290 ppm pendelte und nie aus dieser 100 ppm Bandlbreite ausbrach (Abbildung 1).

Notes: Bioindikatoren sind lebende Anzeiger für Umweltfaktoren. Flechten, die vordergründig unscheinbaren Doppelwesen aus Pilz und Alge, können auskunft über das Ausmaß der Luftbelastung einer Region geben. SIe werden in der Umweltüberwachung neben anderen Bioindikatoren unter Verwendung teilweise hoch standardisierter Verfahren eingesetzt. Mit entsprechender Anleitung können jedoch auch Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen 10 bis 13 oder erwachsene Laien Flechtenkartierungen durchführen und so Information über den Zustand der Luftqualität ihrer Region erhalten. Die gewonnenen Daten bieten eine gute Grundlage für weiterführend Auswertungen und Arbeiten im Bereich Stadt- oder Landschaftsökologie (Abbildung 1).

Notes: Das Photosystem II (PSII) ist der größte Pigment-Protein-Komplex in der Thylakoidmembran höherer Pflanzen, in eukaryotischen Algen und in prokaryotischen Cyanobakterien. Seine Funktion besteht in der Übertragung von Elektronen von Wasser auf Plastochinone, wobei Sauerstoff freigesetzt wird. Die Energie für diese Reaktion wird vom Sonnenlicht geliefert, welches über eine große Anzahl von Pigmenten (Chlorophylle, Carotinoide, Physcobiline) absorbiert wird. Nach deren Anregungen wird die Energie auf ein besonderes Chlorophyll, das P680 im Reaktionszentrum, weitergeleitet. Danach werden eine Reihe von Redoxreaktionen ausgelöst, die letztendlich zur Synthese von ATP und NADPH an der Photosynthesemembran führen. Die Sauerstoff-freisetzende (oxygene) Photosynthese scheint vor mehr als 3,8 Millionen Jahren etabliert worden zu sein, und die wesentliche Organisation und die Struktur des PSII sind während der Evolution des Pflanzenreichs weitgehend erhalten geblieben.In eukaryotischen Organismen (Pflanzen und eukaryotischen Algen) befinden sich die Gene für die PSII-Protein teilweise im Plastidengenom (Plastom) und teilweise im Kerngenom (Tabelle 1). Der Grund könnte folgender gewesen sein: Die im Zellkern vorhandenen Gene codieren entweder Komponenten, die au f der prokaryotischen Ebene noch nicht vorhanden waren (beispielsweise die luminalen 23 und 16 Kilodalton (kDa) Polypeptide), oder sie wurden vom cyanobakteriellen Genom nach der Endosymbiose in den Zellkern übertragen (beispielsweise das luminale 33 kDa Protein, siehe unten). Durch die Aufteilung der genetischen Information auf die beiden Kompartimente konnte die Symbiose stabilisiert werden, da der Eindringling nun nicht mehr unabhängig vom Wirt leben konnte. Obwohl die Mechanismen, welche die Expression der im Zellkern und in der Plastide codierten Gene steuern, sehr unterschiedlich sind und die Kopienzahlen der einzelnen Gene zwischen 1 und 10000 schwanken können, ist es erstaunlich, daß eine derartig effiziente Regulation der Expression und der Zusammenlagerung (Assemblierung) des Komplexes stattfindet.In diesemk Artikel sollen Form, Funktion, Biogenese und Evolution des PSII-Komplexesd von prokaryotischen blaugrünen Algen, Grünalgen und höheren Pflanzen verglichen werden. Weiterer Schwerpunkt ist die Lokalisation und Expression von Genen, die für Strukturkomponenten vom PSII codieren. Schließlich wird noch auf solche Komponenten eingegangen, die regulatorische Funktionen beui der Assemblierung dieses Multiproteinkomplexes besitzen.

Notes: Als Fertilitätsrate bezeichnet man die Zahl der Geburten pro Frau in ihrer Lebensspanne. Wenn Zu- Oder Abwanderung in einer Population gering sind, läßt eine Fertilitätsrate von 2,0 eine konstante Bevölkerungszahl erwarten. Bei der Entwicklung der Erdbevölkerung beobachtet man in den industrialisierten Ländern derzeit keinen Anstieg. Die Fertilitätsrate liegt in den USA bei 2,1 und in Europa durchschnittlich bei 1,4. Mit 1,2 und 1,15 haben Italien und Spanien dabei die weltweit niedrigsten Fertilitätsraten. Somit ist örtlich sogar ein Bevölkerungsrücksgang zu erwarten. Auch in ostasiatischen Ländern wie China und Korea hat sich der Bevölkerungszuwachs verlangsamt. In Südasien und in afrikanischen Ländern wie China und Korea hat sich der Bevölkerungszuwachs verlangsamt. In Südlich der Sahara finden wir jedoch nach wie vor relativ hohe Gebeurtenraten. Im westafrikanischen Nigeria liegt die Fertilitätsrate bei 6,3. Für Indien und Pakistan werden Werte von 3,5 und 5,6 angegeben. Es gibt also noch viele Regionen mit einer hohen Fertilitätsrate. Manche Wissenschaftler gehen sogar davon aus, daß sich die Zahl entsprechender Staaten eher noch erhöhen wird ‘7’. Deshalb weichen auch die Schätzungen voneinander ab, bei welcher Bevölkerungszahl Wachstumsstillstand eintreten wird. Viele Demographen gehen davon aus, daß sich die Erdbevölkerung bis zum Jahr 2050 bei 10 Milliarden stabilisieren wird ‘9’. Andere schätzen, daß danach ein weiterer Ansteig auf etwa 12 Milliarden menschen zu erwarten ist ‘7’. Der Rückgang der Geburtenzahlen in den industrialisierten Ländern wurde mit kontrazeptiven Maßnahmen erzielt, die uns schon lange zur Verfügung stehen und die gut eingeführt sind. Auf den ersten Blick Sch eint es somit aus bevölkerungspolitischer Sicht auf dem Gebiet der Kontrazeption keinen zwingenden Bedarf für Neuentwicklungen zu geben. Dennoch sind Forschungsaktivitäten im Gang, die auf eine pharmakologische Kontrazeption beim Mann gerichtet sind. Im vorliegenden Artikel werden neben den traditionellen Möglichkeiten, die dem Mann zur Kontrazeption offenstehen, der wissenschaftliche Hintergrund und der Entwicklungsstand einer “Pille für den Mann” vorgestellt.

Notes: Generell ist der Markt für gentechnisch veränderte Pflanzen und daraus hergestellte Produkte in den letzten Jahren gewachsen. In Deutschland zeigen sich indessen eher verhaltene Auswirkungen dieser Entwicklung ‘3’. Die wirtschaftliche Entfaltung der Gentechnik und Biotechnologie ist in Deutschland noch gering. Als ein Maß für den Entwicklungsstand der Gentechnik in der Pflanzenzüchtung ‘2’ und damit unter anderem auch deren Auswirkung auf die Futter- und Lebensmittelproduktion kann die Anzahl von Freisetzungsvorhaben mit gentechnisch veränderten Organismen (GVO) gelten. Von den rund 1300 Freisetzungsvorhaben im Bereich der EU entfallen 90 auf Deutschland. Im Vergleich zu den anderen EU-Mitgliedsstaaten rangiert Deutschland damit auf dem siebenten Platz.

Notes: Primäre Aufgabe der Pflanzenzüchtung ist es, Sorten zu schaffen, die unter den jeweils gegebenen hohe und stabile Erträge mit der jeweils geforderten Qualität des Ernteproduktes liefern. In methodischer Hinsicht ist Pflanzenzüchtung die konsequente Anwendung genetischer Grundlagen, wie der Mendel'schen Vererbungsregeln und der Gesetzmäbigkeiten der quantitativen Genetik. Während die Methoden der klassischen Pflanzenzüchtung in Abhängigkeit von den botanischen Gegebenheiten der zu bearbeitenden Kulturpflanzen im wesentlichen auf der Anwendung qualitative und quantitativgenetischer Gesetzmägkeiten beruhe, haben in den vergangenen Jahren insbesondere Zell und molekularbiologische Methoden - zusammenfassend als “Biotechnologie” bezeichnet - verstärkt Eingang in die praktische Pflanzenzüchtung gefunden. Ihre Nutzung eröffnet neue Wege.

Notes: Umfragen zur Nutzung gentechnischer Verfahren in der Lebensmittelproduktion, an verschiedenen Orten von unterschiedlichen Organisatioonen durchgeführt, haben stets ein ähnliches Ergebnis: etwa 60-70 % der Verbraucher lehnen den Einsatz der Gentechnik bei der Lebensmittelproduktion ab. Nach den Gründen befragt, geben sie an, daß sie die Gentechnik in bezug auf Gesundheit und ökologische Folgen für gefährlich halten. Weiterhin führen 50-60 % der Befragten aus, daß sie die bestehenden Gesetze zur Kontrolle der “Grünen Gentechnik” für nicht ausreichend halten. Würde man Kenntnisse und Urteil gemeinsam abfragen, so ergäbe sich vermutlich, daß die meisten Regeln und Gesetze in den Bereichen Pflanzenzüchtung, Feldanbau und Produktvermarktung unseren Mitbürgern - selbst Biologen - unbekannt sind. Deshalb soll nachfolgend der Versuch unternommen werden, das gesetzliche Regelwerk darzustellen, welches bei der Züchtung von Saatgut, von der Forschung bis zu Vermarktung und Anbau, zu beachten ist. Dabei soll besonders das Nebeneinander beziehungsweise das Ineinandergreifen der verschiedenen Regelungsbereiche erläutert werden (siehe auch Abbildung 1). Eine Geneüberstellung der europäischen und der US-amerikanischen Rechtssituation hinsichtlich der Zulassung gentechnisch veränderter Pflanzensorten soll den Hintergrund für den Forderungskatalog an den europäischen Gesetzgeber abgeben.

Notes: Die “bovine spongiforme encephalopathy” (BSE) wurde 1986 in britischem Rindvieh diagnostiziert ‘36’. vorliegende Ergebnisse zeigen, daß die Krankheit durch Zustaz von kontaminiertem Tier-und/oder Knochenmehl entstand, das einen Scrapieähnlichen Erreger (siehe unten) enthielt, der von Schafen oder Rindern stammte ‘37’. Der orale Weg der Infektion konnte durch Verfütterung von hirnhomogenaten BSE erkrankter Rinder an Ziegen experimentell belegt werden ‘2’.Es wurde schon Anfang des jahrhunderts empfohlen, Proteinzustz Futtermitteln beizumischen. Die Verfütterung an Wieder käuer wurde in verschidenen Ländern praktiziert ‘8’. Sie stellt keine Besonderheit der britischen Agrarindustrie dar.In diesem Artikel soll ausgeführt werden, was Tiermehl ist, wie es produzxiert und wie es in der amtlichen Futtermittelkontrolle nachgewiesen wird. Es wirde die Kontamination von Futtermitteln für Wiederkäuer mit Spuren von Bestandteilen tierischer Herkunft im Produktionsprozeß dargestellt und das Problem des Nachweises solcher Sputren in Futter diskutiert. Abschließend wird auf die Zukunft des Produktes “Tiermehyl” im Zusammenhang mit Alternativen zur bestehenden Entsorgung toter tierischer Körper und von Schlacht abfällen eingegangen.

Notes: Zu den faszinierendsten “Waffen” im Tierreich gehören die Gifte. Auch viele Insekten setzen Gifte ein, zum Beispiel als Wehrgifte, wie sie von den staatenbildenden sozialen Hymenopteren, den Bienen, Hornissen und Faltenwespen bekannt sind. Die Wirkung dieser Gifte ist aufgrund ihrer medizinischen Bedeutung bereits intensiv untersucht. Über die Art und Weise der Giftinjektion sowie die Wirkungsweise der Gifte solitär lebender Wespenarten, etwa von Weg- und Grabwespen, ist vergleichs weise wenig bekannt. Eine Besonderheit der solitären Wespenarten ist, daß ausschließlich ihre Weibchen Insekten oder Spinnen jagen, um ihre künftige Brut zu versorgen. Spezielle jagdstrategien verringern dabei die Gefahr, daß potentielle Beutetiere die jagenden Wespenweibchen früch zeitig entdecken. Ist ein Beutetier optisch und/oder chemisch identifiziert. wird es je nach Wespenart durch einen oder mehrere Stiche paralysiert (gelähmt). Anfängliches Abwehrverhalten, selbst größerer Beutetiere, wird auf diese Weise unterbunden, und die Opfer können an einen sicheren Ort, ein Nest oder eine umfangreiche Nestanlage mit günstigem Mikroklima, gebracht werden, wo anschließend ein Ei abgelegt wird. Die sich auf ihrem Wirt entwickelnde Larve ist so vor dem Zugriff durch Feinde geschützt.Die an der Beute als Folge eines Stiches zu beobachtenden Giftwirkungen reichen von der vollständigen Paralyse, also dem totalen, in einigen Fällen auch irreversiblen Verlust der Fähigkeit, such zu bewegen, über vielfähigkeit, sich zu bewegen, über vielfältige, durch sas Gift bewirkte auffällige Verhaltensänderungen. Im Hinblick auf das Nervensystem lassen sich peri pher und zentral wirkende Gifte unter sscheiden, wobei der Wirkort durch das Stechverhalten der Wespe vorgegeben sein kann.

Notes: Der Nachhaltigkeitsgedanke bei der Nutzung der Natur ist, zumindest als Begriff, jedermann bewußt. Daß es selbstverständlich auch nicht-nachhaltige Umweltnutzungen gibt, wird uns klar, wenn wir an die überdüngten, blaualgen verseuchten Gewässer insbesondere in den neuen Bundesländern denken, uns die Hochwässer in den süddeutschen Flüssen dieses Frühjahrs vor Augen führen, durch die Braunkohletagebau-Regionen Mitteleuropas fahren oder uns die Wasser- oder Winderosionsprobleme in deutschen Landschaften vergegenwärtigen. Dies sind nur einige, willkürlich zusammengestellte Beispiele. Das Institut für Gewässerökologie (IGB) versucht, den Gedanken der nachhaltigen Bewirtschaftung von Binnengewässern zu präzisieren und in aktuelle Forschungsarbeiten umzusetzen.

Notes: Die heutigen Wälder, die man in Europa vorfindet, waren nicht immer dort. VOr 22000 Jahren - im Hochglazial - gab es nur im Mittelmeergebiet die klimatischen Voraussetzungen für das Wachstum von Bäumen. Allerdings waren dies meist keine dichten Wälder, sondern Steppen mit einzelnen Baumgruppen. Das bedeutet jedoch, daß die heute in Europa wachasenden Bäume während der letzten 12000 Jahre - also seit dem Ende der letzten Eiszeit - nach Mittel- und Nordeuropa eingewandert sein müssen. Am Beispiel der Waldbäume Eiche (Quercus), Hainbuche (Carpinus), Fichtet (Picea) und Tanne (Abies) soll diese Einwanderung aufgezeigt werden.

Notes: Quecksilber und seine Verbindungen haben trotz ihrer Giftigkeit vielfältige medizinische und industrielle Anwendungen. Die Nutzung des Quecksilbers durch den Menschen hat jedoch erhebliche Umweltbelastungen, insbesondere quecksilberbelastete Abwässer und Böden, zur Folge, die auch mit physikalisch-chemischen Sanierungsverfahren nicht befriedigend beseitigt werden können, da die Verfahren häufig teuer oder nicht spezifisch genug sind. Mikroorganismen haben im Laufe ihrer Evolution einen Mechanismus entwickelt, um Quecksilberverbindungen zu entgiften. Er beruht auf den Aktivitäten von zwei durch das mikrobielle mer-Operon codierten Enzymen, Quecksilberreduktase und Quecksilberlyase, die in der Lage sind, Organoquecksilberverbindungen und ionuisches Quecksilber in metallisches Quecksilber zu überführen. Die mikrobielle Quecksilberreisistenz kann eingesetzt werden, um quecksilberhaltige Abwasserströme mittels eines einfachen, umweltfreundlichen Verfahrens zu reinigen.Innenansicht einer Chlor-Alkali-Elektrolyseanlage zur Gewinnung von Chlor und Natronlauge nach dem Amalgamverfahren. Bei diesem Prozeß wird auch heute noch in großem Umfang Quecksilber eingesetzt. In den Elektrolysezellen dieser Halle befinden sich insgesamt etwa 50 Tonnen Quecksilber.

Notes: Die fossile Überlieferung aus den letzten präkambrischen Jahrmillionen deutet darauf hin, daß gelatinös organisierte Formenj, also quallenähnlich gebaute Organismen, die das marine Pelagial (den freien Wasserkörper des Meeres) besiedelten ‘3’. Was sie dort vorfanden war jedoch wenig labensfreundlich. Zwar wimmelte das Meer von bakterien und Protozoen, aber im wesentlichen waren die riesigen Wasserräume leer und unbesiedelt. Crustaceen und andere Organisationsformen waren - wenn die Befunde stimmen - noch in der Entwicklungsphase beziehungsweise noch nicht zu der pelagischen Lebensweise übergegangen. Wie überlebten die quallenförmigen Organismen in dieser Umwelt, und warum leben sie noch heute in allen Bereichen des Meeres, von der Flach- bis in die Tiefsee, von den Polen bis zu den Tropen? Der pelagische Lebensraum beinhaltet Tausende von Arten, die viel “höher” organisierten Gruppen angehören, die schneller und kräftiger sind. Wieso wurden die gelatinösen Plankter nicht in irgendeine skurrile Nische gedrängt oder über die Konkurrenz völlig ausgeschaltet? Mögliche Antworten auf diese Fragen finden wir in der Gegenwart.

Notes: Nach dem Grundsatz “Vermeiden geht vor Wiederverwertung oder Recycling und letzteres vor Ablagerung auf einer Deponie”, schreibt das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz 3 zwingend die Wiederverwertung von Wertstoffen vor. Schlacke aus Müllheizkraftwerken (MHKWs) wird vom Gesetzgeber als ein Wertstoff klassifiziert und unterliegt damit dem Wiederverwertungszwang. Verwendung findet die MHKW-Schlacke im Straßenbau als Ersatz für Sand und als Versatzmaterial in au fgelassenen Bergwerken. Während der letztere Verwendungszweck relativ unumstritten, wenn auch sehr teuer ist, stößt der erstere auf herbe Kritik seitens ökologisch orientierter Gruppen, insbesondere wegen des hohen Schwermetallgehalts der MHKW-Schlacke. Dieses geschieht unbeschadet der Tatsache, daß der Einsatz von Schlacke als Baumaterial starken Einschränkungen unterliegt, die insbesondere einen Kontakt der Schlacke mit Grundwasser und Niederschlägen und damit eine Elution ausschließen ‘6’. In Zukunft dürfte die Schlackeproblematik noch mehr als bisher Gegenstand umweltpolitischer Disku ssion sein, da ab dem Jahre 2005 alle herkömmlichen Hausmülldeponien für unverbrannten Restmüll de facto geschlossen werden. Dieses wird zwangsweise zu einer vermehrten Verbrennung von Restmüll und somit zu einer verstärkten Schlackeproduktion führen. Damit erhebt sich erneut die Frage nach der Wiederverwendung von Schlacke und damit nach ihrer Umweltverträglichkeit. Als sowohl ökonomisch als auch ökologisch vertretbare Alternativen stehen bislang nur neue kostengünstige Formen der Deponierung im Raum. Der folgende Artikel befaßt sich mit dem Pro und Contra der Wiederverwendung von MHKW-Schlacke aus Sicht der Pflanzenphysiologie und gibt eine Übersicht über die Streßfaktoren, denen Pflanzen bei der Kultur auf Schlacke ausgesetzt sind.

Notes: Für einen landwirtschaftlichen Anbau in Deutschland ist die Entwicklung von traansgenen Sorten beim Winterraps zur Zeit am weitesten gediehen, weshalb das Thema Gentechnik für diese Pflanzenart besondere Aktualität besitzt. Überdies erfolgt die züchterische Sortenentwicklung bei jeder Kulturpflanze prinzipiell in denselben Schritten. Es erscheint hilfreich, sich diese an einem erfolgreichen Beisiel zu vergegenwärtigen, will man die neuen Methoden der Biotechnologie mit den bisher in der Pflanzenzüchtung gebräuchlichen vergleichen und sachgerecht bewerten.

Notes: Gentechnikspezifische rechtliche Vorgaben sind beim Herstellen von gentechnisch veränderten Pflanzen (GVP), Arbeiten mit GVP und dem Vermarkten von GVP einzuhalten. Diese reichen von der Anmeldung oder Genehmigung der gentechnischen Arbeit in einer gentechnischen Anlage, der Dokumentation der Arbeiten, bis zu den erforderlichen Genehmigungen von Freisetzungen oder des Inverkehrbringens der GVP.Die Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben erfordert ebenso wie die praktische Überwachung geeignete Nachweisverfahren. Nach einer kurzen Darstellung der gesetzlichen Etikettierungsvorschriften für gentechnisch veränderte Organismen sollen diese Verfahren hier vorgestellt werden.

Notes: Vielfalt in allen Erscheinungsformen kennzeichnet schon die unbelebte und in noch stärkerem Maße die belebte Natur. Dagegen drängt die Nutzung von Naturkräften durch den Menschen, insbesondere in ihren weiter entwickelten und technisierten Formen stets auf Vereinfachung. So werden landwirtschaftliche Kulturpflanzen bei ein- bis mehrjähriger Nutzung im Regelfall in Reinkultur angebaut, ganz im Gegensatz zur standorttypischen Artenvielfalt eines natürlichen Pflanzenbestandes. Lediglich die verbliebene Unkrautflora erinnert dann and die ursprüngliche Artenvielfalt einer Pflanzengesellschaft. Es kommt hinzu, daß sich landwirtschaftlicher Pflanzenbau auf nur wenige anbauwürdige Kulturpflanzenarten konzentriert. Weltweit nimmt das Ackerland etwa 10 % der Landoberfläche der Erde ein, die mit nur etwa 30 Kulturpflanzenarten von überregionaler Bedeutung bestellt werden. Allein 37,4% davon sind dem Anbau von nur dreif für die Ernährung der Menschheit besonders bedeutsamen Arten (Weizen, Resi und Mais) gewidmet. In Deutschland werden gegenwärtig sogar 33% der Landoberfläche als Ackerland genutzt. Von den insgesamt etwa 14 bei uns häufiger anzutreffenden Kulturpflanzenarten besetzen die drei dominierenden Arten (Winterweizen, Mais und Wintergerste) dabei 48% der Anbaufläche. Landwirtschaftlicher Pflanzenbau wird also generell artenarm betrieben.Die zweite Ebene bilogischer Vielfalt im landwirtschaftlichen Pflanzenbau stützt sich auf die mehr oder weniger regelmäßige Folge verschiedener in Reinkultur angebauter Kulturpflanzenarten. Bozogen auf die Gesamtfläche eines Betriebes order die Feldflur einer Gemeinde ergibt sich dann noch immer ein abwechslungsreiches Gesamtbild verschiedener Aussaat-, Blühund Erntezeiten. Für artenreiche Fruchtfolgen lassen sich darüber hinaus viele, für die Bodenbewirtschaftung vorteilhafte Argumente anführen. Die hohe Schlagkraft der vollmechanisierten Betriebe und die beliebige Verfügbarkeit von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln in Verbindung mit artunterschiedlichen Ertrags- und Preisrelationen haben jedoch auf intensive bewirtschafteten Betrieben in günstigen Lagen zu einer oft drastischen Reduktion der Pflanzenproduktion (auf den Anbau von nur noch drei, manchmal sogar nur zwei Arten) geführt, von denen der jeweils höchste Beitrag zur Deckung der Betriebskosten erwartet werden kann.Inzwischen hat sich jedoch die Erkenntnis durchgesetzt, daß die Aufrechterhaltung “biologischer Diversität” ein wesentliches Element zur Sicherung der “Nachhaltigkeit” der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion darstellt. Dies hat in der Konferenz von Rio (1992) im Rahmen der Agenda 21 zum Abschluß einer “Konvention über Biologische Vielfatl” geführt, der auch die Bundesrepublik Deutschland beigetreten ist.Mit dem Begriff biologische Vielfalt werden in dieser Konvention nicht nur Naturschutzverpflichtungen zur Sicherung des Erhalts bedrohter Tier- und Pflanzenarten übernommen, sondern es geht zu einem wesentlichen Teil auch um die 3. Ebene der biologischen Vielfalt in Form der genetischen Vielfalt innerhalb der für die Welternährung grundlegend bedeutsamen Kulturpflanzenarten. In diesem Zusammenhang soll hier gefragt werden, ob mit der Einführung transgener Nutzpflanzen neben ihrem wirtschaftlichem Nutzen auch Risiken für die biologische Vielfatl verbuden sind.

Notes: Es ist schon erstaunlich: Man setzt sich eine einfache Brille auf, die als “Gläser” zwei farblose Folien enthält, und schon spielt die räumliche Sehwelt verrückt. Farbige Felder in bunt gemusterten Flächen springen in der Wahrenhmung auf uns zu, und andere weichen zurück. Betrachtet man eine Person vor dunklem Hintergrund, die einen roten Pullover and eine blause Hose anhat, so sieht man die obere Hälfte viel näher als die untere. Und noch verrückter: Ähnlich wei bei Michael Endes “Scheinriese” Tur-Tur ‘1’ nimmt der Tiefeneindruck zu, je weiter man sich von dem betrachteten Objekt entfernt. Wie kommt dieser Effekt zustande?Das Grundprinzip der ChromaDepth-Brille (C3DTM glasses), die von der Firma Chromatek in Georgia/USA hergestellt wird, ist die Farbdispersion: Rotes Licht wird durch das Gitter der brillenfolie stärker seitlich abgelenkt (gebeugt) als blaues Licht (Abbildung 1). Das dies für beide Augen gegensinnig erfolgt, ergeben sich Bildunterschiede zwischen rechtem und linkem Auge; Disparitäten, die das Sehsytem im Gehirn wie gewohnt als Raumtiefe deutet(Farbtiefeneffekt, Abbildung 2) Deshalb seiht man mit der ChromaDepth-Brille bunt gemusterte Flächen räumlich, genauer formuliert: Setzt man die Brille auf, so springen die Bilder, die wir mit unseren beiden Augen sehen, etwas aufeinander zurote Bildteile mehr, blaue weniger, Die Folge ist: Vor dunklem hintergrund erscheinen rote Flachen näher als blaue. Vor hellem Hintergrund ist es genau umge Kehrt: Rot erscheint hinter Blau. Das Ausmaß der wahrogenommenen Tiefe ist beträchtlich. So scheint der rote Fleck eines Laser-Pointers, auf eine vier Meter entfernte weiße Wand fällt, 110 Zentimeter vor dieser Wand in der Luft zu schweben. Im einzelnen kan der Sachverhalt sehr kompliziert sein. Auch wenn wir meinen, eine bestimmte Farbe zu sehen, handelt es sich in Wirklichkeit meist um ein kompliziertes Gemisch verschiedener Wellenlängen, die alle mit der ChromaDepth-Brille auseinan-dersortiert werden und ganz unerwartete Tiefenstaffelungen erzeugen können.

Notes: Scheinbar hat es Vortelie, Zwitter zu sein. Die Erstbesiedlung neuer oder gestörter lebensräume wird durch die Möglichkeit zur Selbstbefruchtung vereinfaht oder bei Abwesenheit von Sexualpartnern sogar erst möglich. Aus einem einzigen Samen einer selbstbestäubenden Pflanze kann sich bei gleichzetig hoher Reproduktionsrate, schnell eine große Population aufbauen. Viele kleine Brassicaceen (Kreuzblülter), wie etwa die Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana, sind dafür gute Beispiele. Doch uneingeschränkte Selbstbefruchtung hat offensichtliche Nachtelie. Ungünstige Mutationen häufen sich im Genom an, und die durch Durchmischung des Erbgutes bewirkten heterosiseffekte entfalten sich nicht. Daher finden sich in etwa der Hälfte aller pflanzenfamilien Arten, bei denen Selbstbefruchtung (Autogamie) ausgeschlossen ist ‘5’. Verbreitete Mechanismen, die eine Allogamie (Frembdefruchtung) begünstigen, sind unterschiedliche Reifezeitpunkte und -orte der weiblichen und mänlichen gameten auf einer Pflanze oder die Diözie (Zweihäusigkeit), bei der weibliche und männliche Gameten auf unterschiedlichen Individuen gebildet werden. Weiterhin gibt es eine Vielzahl morphologischer Barrieren, die das zufällige Bestäuben mit dem eigenen Pollen behindern und Pflanzen häufig an Tiere als Pollenüberträger von Blüte zu Blüte binden. “Echte” selbstinkompatible pflanzen können den eigenen Pollen oder den der “näheren Verwandtschaft” erkennen und abn der Befruchtung hindern, sie sind aber nicht etwa steril, wie der früher gebrächliche Begriff Selbststerilität nahelegte, da sie fertile Gameten bilden. Erkannt wurde das Phänomen schon 1764 von Köreuter für die Königskerze Verbascum phoenichicum, doch die erste eingehende Analyse und Zusammen fassung dieser Daten und eigener Befunde erfolgte später (1867) durch Charles Darwin. Er erkannte als erster, daß die beobachtete Unfruchtbarkeit durchaus als “Begabung” angesehen werden kann.Viele landwirtschaftlich genutzte Arten sind heute selbstkompatibel, weil im Laufe ihrer Kulturgeschichte die Selbstinkompatibilitäts- Mechanismen verlorengegangen sind oder bewuß darauf verzichtet wurde. Dies hat gute Gründe: Einer davon ist vor allem eine Ertragssteigerung durch die ungehinderte (Selbst-) Befruchtung. Allerdings ist mit solchen Pflanzen die Produktion von Hybridsaatgut zur, “Handarbeit” des Züchters geworden. Im Zeitalter teurer menschilcher Arbeitskraft hat daher jede Art von Pollensterilität nicht zu unter schätzende wirtschaftliche Bedeutung gewonnen. Die (Rück-) Übertragung eines funktionierenden Selbstinkomatibilitätssystems auf kulturpflanzen erscheint hier als ein Lösungsweg, insbesondere da solche Pflanzen weiterhin fertilen Pollen produzieren könnten, also nicht steril wären. Allerdings ist man heutzutage noch zu weit von einem umfassenden Verständnis der natürlichen Selbstinkompatibilitäts Systeme entfernt, um deren übertragung auf selbstkompatible Methoden, erreichen zu Können.

Notes: Nur bei wenigen Wachstumsprozessen wird eine so groß Genauigkeit gefordert und erreicht wie bei der Abstimmung der Augenlänge auf die Brennweite von Linse und Hornhaut. Wenn das Auge um nur ein Prozent zu lang ist, besteht bereist eine Kurzsichtigkeit (Myopie) von fast einer Dioptrie (dpt). Dabei fällt die Sehschärfe in der Ferne auf etwa ein Drittel. ab. Ist das Auge daggen zu kurz (Weitsichtigkeit-Hyperopie), so kann man zwar in der Ferne meist noch gut sehen, aber die Arbeit in der Nähe wird schwierig, weil mehr Akkommodation aufgebracht werden muß. Die hat nichts mit der “Alterweitsichtigkeit” (Presbyopie) zu tun, wo zwar der Bau des Auges normal ist, aber der altersbedingte Verlust der Akkommodation scharfes Sehen in der Nähe unmöglich macht.Beim Menschen, einigen Afen und Vögeln erreicht die Abbildungsgüte im Bereich der Stelle des schärfsten Sehens (Fovea) die Grenze der physikalischen Möglichkeiten. Nicht optische Schwächen oder Ungenauigkeiten im Bau des Auges, sondern die Lichtbeugung an der Pupille, die zwangsläufig aus den Welleneigenschaften des Lichtes folgt, begrenzen weitere Auflösung. Es ist schwer vorstellbar, wie diese Genaukeit erreicht werden kann, wenn nicht eine Steuerung des Wachstums durch einen rückgekoppeltn Regelkreis erfolgt, der sein Fehlersignal aus dem Netzhautbild entnimmt. Bis vor wenigen Jahren herrschte dennoch die Meinnung vor, daß das Augenlängenwachstum weitgehend genetisch bestimmt ist. Inszwischen ist aber durch Experimente mit brillentragenden Hühnern und Affen gezigt worden, daß “normale” Seherfahrung tatsächlich Voraussetzung für genaues Wachtsum ist. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind noch nicht vollständig aufgeklärt, ber bisherige Ergebnisse lassen Schlüsse über mögliche Ursachen von Kurzsichtigkeit zu.

Notes: Kein Schiff überquert sden Ozean ganz ohne blinde passagiere. Muscheln undAsseln bohren sich in Holzplanken. Algen und Seepocken heften sich mi Unterwasserbereich an die Schiffsrümpfe. Planktische sporen und Larven gelangen in das Ballastwasser, das jedes moderne Schiff zur Stabilisierung mit sich führt ‘1 und 3’. Je größer und schneller ein Schiff ist, desto, besser ist dies für die unbeachteten Tramper der Weltmeere. Wer solch eine lange Seereise überlebt, ist auch widerstands- und anpassungsfähig genug, um sich an neuen Küsten zurechtzufinden (Abbildung 2). Günstige Gelegenheiten zur Mitreise ergeben sich auch, wenn Austern oder andere Meerestiere für die Weiterzucht an ferne Küsten versandt werden. Solch ein Handel hat weltweit zugenommen, ebenso wie der interkontinentale Schffsverkehr. Diese Entwicklung führte dazu, daß mehr und mehr Arten zu Bewohnern weit voneinander entfernter Küsten wurden. Der mensch half die natürlichen Ausbreitungsbarrieren zu überwinden und leitete eine Globalisierung der Lebensgemeinschaften an den Küsten ein. - Welchen Umfang aber hat dies im Bereich der Nordsee angenommen? - Welche ökologischen Konsequenzen ergeben sich? - Kann und soll dieser Trend aufgehalten werden? - Diese brisanten Fragen stellen sich weltweit für die Meeresküsten und ebenso auch für die Süßwasser und das Land ‘11-13’.

Notes: Zu en vielen Schutz- und Verteidigungsstrategien, die von den Organismen entwickelt wurden, um dem Gefressenwerden zu entgehen, Zählen ein sperrigerwerden der Individuen, die Bildung von Panzern, Stacheln und Dornen, das Produzieren und Speichern von schwerverdaulichen Stoffen und Giften, aber auch die Entwicklung eines komplexen verhaltensrepertoires zur Vermeidung von Freßfeinden ‘8’. Bis zur dieses Jahrhunders glaubte man, daß die der Verteidigung dienenden Maßnahmen dauerhaft seien, also im Laufe der Evolution entstanden sind und im Verlauf ddes Lebens eines Individuums zu einem bestimmten Zeitpunkt zur Ausprägung, gelangen, unabhängig von der gerad herrschenden Bedrohung. Heute wissen wir, daß neben einer solchen kionstitutiven Verteidigung in vielen Organismengruppen auch induzierbare Verteidigungsmechanismen existieren, welche nur dann wirksam werden wenn Freßfeinde im Biotop in größerer Dchte auftreten und somit eine ernstzunehmende Bedrohung darstellen. Das Spektrum induzierbarer Feindabwehrmechanismen ist der Palette der kionstitutiven Abwehrmaßnahmen dabei durchaus sehr ähnlich. Der entscheidende Unterschied ist jedoch der, daß der bedrohte Organismus erst auf ein bestimmtes Signal hin von seinem genetisch festgelegten Schutzmechanismus Gebrauch macht. Dadurch werden die Kostenfür die Feindabwehr minimiert. Neben physikalischen Signalen (wie Licht und Temperatur), welche dem Organismus indirekt Auskunft über den Grad einer aktuellen Bedrohung geben können, spielen von den Freßfeinden abgegebene chemische Signale (Kairomone) eine entscheidende Rollen als Auslöser der induzierbaren Verteidigungsmechanismen. An der Aufklärung der chemischen Natur der Kariomione wird zur Zeit intenxiv gearbeitet.

Notes: Früher wurden über 90% aller Vogelarten als monogam klassifiziert, also als in Einehen lebend ‘5’. Manhatte zwar auch schon damals vereinzelt beobachtet, daß es bei einem Teil dieser Arten manchmal zu Kopulationen mit anderen Individuen als dem Paarpartner kommen kann, maß diesem Verhalten jedoch keine größere Bedeutung bei. Man dachte vielmehr, daß es sichhierbei um eine Art krankhaftes Verhalten handele. Dises Ansicht änderte sich erst, als verschiedene Methoden von Elternschaftsnachweissen gezielt auch bei Vögeln angewenden wurden, um damit Jungtiere zu identifizieren, die aus solchen “Fremdkopulationen resultieren”. Dabei stellte sich heraus, daß die Häfigkeit dieses Verhaltens aufgrund der wenigen Beobachtungen stark unterschätzt worden war und daß bei einer beeinduruckenden Zahl von Vogelarten mit einem monogamen paarungsssytem Jungtiere zu finden sind, die nicht von dem Männchen abstammen, welches die Brut versorgt ‘1’.Die Untersuchungsergebnisse werfen eine Reihe weiterführender evolutionsbiologischer Fragen auf. So stellt sich unter ande rem die Frange nach dem Anpassungswert, halb des Paarbundes. Während der Nutzen f¨r die Männchen auf der hand zu liegen scheint, sie können durch, “Fremdkopulationen” die Anzahl ihrer Nachkommen erhöhen, ist der evlutionsbiologische Vorteil für die Weibchen nicht nämlilck durch Ko pulationen außerhalb des Paarbundes normalerweise nicht die Anzahl ihrer Nachkommen steigern. Sie erhöhen durch Kopulationen mit einem anderen Männchen allenfalls die genetische Variabilität ihree Nachkommen.Ein weiterer Fragenkomplex ergibt sich durch den Umstand, daß brutpflegende Männchen vermeiden sollten, für Jungtiere zu sorgen, die nicht von ihnen selbst stammen. Dises Erwartung basiert darauf, daß Brutpflege gewöhnlich mit Kosten (Enegie und Zeit) verbunden ist: Wenn die Männchen für Jungtiere sorgen, die nicht von ihnen selbst stammen, dann reduzieren sie auf längere Sicht ihren eingene Fortpflanzungserfolg.Im fogenden Aufastz soll versucht werden, die beiden genannten Fragenkomplexe beispielhaft an Untersuchungsergebnissen zum Paarungsverhalten von Kohleisen zu vertiefen. Dabei soll zunächst gezeigt werden, wie mit Hilfe moderner molekulargenetischer Methoden, namentlich dem DNA-Fingerprinting, das Fortpflanzungsverhalten einer Vogelart analysiert werden kann, um dann anschließend auf die eben genannten evolutionsbiologisch relevanten Aspekte einzugehen.

Notes: Seit 1989 organisieren die beiden Zoologen Prof. Dr. H. K. Schminke aus Oldenburg und Prof. Dr. W. Westheide aus Osnabrück im Sommer einwöchige Intensivkurse zur Vermittlung taxonomisch-ökologischer Kenntnisse über einheimische Tiergruppen. BIUZ wollte mehr über diese Kurse und ihre Ziele wissen.

Notes: Blütenpflanzen können nur über ihre Ausbreitungseinheiten oder Diasporen wandern. Das sind Keimkörper, die entweder auf ungeschlechtliche oder geschlechtliche Weise gebildet werden. Im folgenden werden nur die auf geschlechtlichem Weg entstandenen und für die Bluütenpflanzenevolution so wichtigen Ausbreitungskörper diskutiert.Im einfachsten Fall sind die Ausbreitungskörper bei en Blütenpflanzen die Samen selbst. Es können jedoch auch andere Blütenteile (Fruchtblätter, Blütenaches) und sogar Pflanzenteile außerhalb der Blüte (Tragblätter) in den Aufbau der Diasporen einbezogen sein. Mannigfaltig sind dabei die Anpassungen an die verschiedenen Vektoren, die für den Transport der Diasporen verantwortlich sind. Wind, Wasser, Tiere oder die Pflanzen selbst sorgen für eine geeignete Ausbreitung. Oft wirken mehrere Vektoren zusammen. Große Unterschiede bestehen in der Größe der Diasporen und in der Anzahl, die eine Blütenpflanze hervorbringt. experimente deuten jedoch immer wieder auf ein einheitliches Grundmuster der Ausbreitung hin.

Notes: A Is unerläßliches Nebenprodukt fördert der Steinkohlenbergbau unverwertbares Gestein, die “Berge”. Nur ein geringer Prozentsatz dieses Materials kann wieder unter die Erde zuruckgebracht werden, der weitaus größte Teil wird zu Bergehalden aufgeschüttete man die Halden in Form von Spitzkegeln auf, später wurden sie als terrassierte Tafelberge gestaltet. Heute versucht man, die Bergehalden als eine Art “Landschaftsbauwerk” in die Umgebung zu integrieren.Das nackte, schwarze Gestein der Aufhaldungen findet bei der Bevölkerung keine Akzeptanz, darüber hinaus verursacht eine unbegrünte Bergehalde erhebliche Staubentwicklung. Diese Gründe machten es erforderlich, die Bergehalden zu begrünung bestockte man die Halden mit Gehölzpflanzen, mittlerweile versucht man, die Halden unter Einbeziehung wissenschaftlicher Erkenntnisse nach ökoogischen Gesichtspunkten zu bepflanzen ‘22’. Von besonderem Interesse ist die Frage nach dem Wert dieser Flächen seitens des Naturschutzes. Dies gewinnt insbesondere deshalb an Bedeutung, da gerade in den industriellen Ballungsräumen im städtischen Bereich oft ein großer Verlust an Grünflaächen Stattgefunden hat. Eine Bewertung der Bergehalden hinsichtlich ihres Nutzens für naturschutzorientierte Zwecke kann jedoch nur anhand mehrjähriger Untersuchungen erfolgen.

Notes: To get informations on both the structure and dynamics of hydrogen chelates 1 of heteroaromatic systems, a great variety of quinazoline-2-acetonitrile chelates were synthesized (see 2-4). Similarly to the situation of the corresponding H-chelates in the pyrimidine-2-acetonitrile series, the investigation of these new derivatives 2-4 by NMR spectroscopic methods (DNMR, COSY, NOESY, ROESY, EXSY, HMQC, HMBC) confirms the presence of an equilibrium of the two possible H-chelate structures (two ‘rotamers’ I and II, i.e., (E)/(Z) isomers; see Scheme). The corresponding equilibria I ⇌ II were determined by complete 1H-NMR signal assignment at low temperatures (after freezing the rotational processes). In addition, the tautomer equilibria A ⇌ B (relative energies of the two minima of the nonsymmetrical double-well potential) for both ‘rotamers’ are ascertained by H,H and C,H couplings. The results are an important basis for the interpretation of both the UV/VIS absorptions and the dependence of fluorescence and fluorescence quantum yields on temperature.

Notes: Stereoselective reactions of phthalimido-substituted radicals derived from (±)-threonine with different radical traps are reported (Scheme 3, Table 1). A strong influence of the nature of the radical trap on the stereoselectivity was noticed. Small nucleophilic radical traps gave preferentially the syn products. The observed selectivities are explained with the A1,3 strain model and depend on steric and electronic effects (Fig. 2). Reactions with electrophilic radical traps such as diphenyl diselenide gave the anti diastereoisomers with moderate stereocontrol, presumably due to stereoelectronic effects. The same stereochemical outcome, i.e., preferential formation of the anti products, was observed for the reactions of the related N-phthaloyliminium ion (Scheme 5, Table 2). The stereochemistry of the ionic reaction is rationalized by a Felkin-Anh model (Fig. 3).

Notes: The cyclopalladation of 1,1′-azonaphthalene (= di(naphthalen-1-yl)diazene; 2) with bis(hexafluoroacetyl-acetonato)palladium(II) (3; [Pd(hfa)2]) yields the ortho-palladated complex (1,1,1,5,5,5-hexafluoropentane-2,4-dionato-κ2O,O′)[1-(naphthalen-1-ylazo-κN2)naphthalen-2-yl-κC2]palladium(II) (4) as well as the peri-palladated complex (1,1,1,5,5,5-hexafluoropentane-2,4-dionato-κ2O,O′)[8-(naphthalen-1-ylazo-κN2)naphthalen-1-yl-κC1]-palladium(II) (5); their structures were corroborated by X-ray analyses. The formation of the novel peri-metallated product 5 containing a six-membered palladacycle strongly depends upon the reaction conditions.

Notes: The photoisomerization behavior of three mono[(E)-3-(4-hydroxyphenyl)prop-2-enoyl]spermidines, 1, 2, and 3, and three bis[(E)-3-(4-hydroxyphenyl)prop-2-enoyl]spermidines, 4, 5, and 6, are investigated. The synthetic product (E)-1 could be almost quantitatively (〉 96%) converted into its isomer (Z)-1 under UV light irradiation. In the cases of (E)-2 and (E)-3, a mixture of (E)/(Z) ca. 1:2 was obtained, when the same conditions were applied. The comparison of their UV spectra provides the possible explanation for these different behaviors. Furthermore, it was noticed that the (Z) → (E) isomerization of the C=C bond took place during the purification by reverse-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC), and the (E)/(Z)-mixture is thus inseparable. The same feature could be observed during the isolation of the (Z,Z)-N,N′-bis[3-(4-hydroxyphenyl)prop-2-enoyl]-spermidines, (Z,Z)-4, (Z,Z)-5, and (Z,Z)-6. Nevertheless, the fractions of (Z,Z)-5 and (Z,Z)-6 were in almost pure state collected, and their 1-NMR spectra are presented.

Notes: The synthesis, absolute configuration, and olfactive evaluation of (-)-(E)-α-trans-bergamotenone (= (-)-(1′S,6′R,E)-5-(2′,6′-dimethylbicyclo[3.1.1]hept-2′-en-6′-yl)pent-3-en-2-one; (-)-1), as well as its homologue (-)-19 are reperted. The previously arbitrarily attributed absolute configuration of 1 and of (-)-α-trans-bergamotene (= (-)-(1 S,6R)-2,6-dimethyl-6-(4-methylpent-3-enyl)bicyclo[3.1. 1]hept-2-ene; (-)-2), together with those of the structurally related aldehydes (-)-3a,b and alcohols (-)-4a,b, have been rigorously assigned.

Notes: (-)-(R)-4,4,4,4′,4′,4′-Hexafluorovaline hydrochloride ((R)-5) of 98% ee is prepared from β,β-bis(trifluoromethyl)acrylic acid (= benzyl 4,4,4-trifluoro-3-(trifluoromethyl)but-2-enoate; 1) in 4 steps with an overall yield of 9.6%. Key step is the separation of the TsOH salts of the diastereoisomers obtained by anti-Michael addition of (+)-(R)-1-phenylethylamine (2) to 1 (→ (R,R)-3). In contrast to the published (S)-chirality, the X-ray structure analysis of (R,S)-6 reveals, that (R)-chirality has to be assigned to the levorotatory (-)-4,4,4,4′,4′,4′-hexafluorovaline hydrochloride.

Notes: The synthesis and characterization of tripodal dodecadentate ligands with salicylamide and bipyridine binding sites for iron(II) and iron(III) are presented.

Notes: The reaction of CuO'Bu with CO2, and iPr2NH in the presence of PPh3, gives the dialkylcarbamato complex [Cu(O2CNiPr2)(PPh3)2] (1). The CO2/R2NH system (R = Me, Et) in an appropriate organic medium reacts with Ag2O giving the corresponding N,N-dialkylcarbamato complexes of analytical formula [Ag(C2CNR2)] (R = Me, 2; R = Et, 3). The methyl derivative 2 was characterized by X-ray diffraction methods. Crystal data of 2: for [Ag2(O2CNMe2)2], C6H12Ag2N2O4, mol. wt. 391.9; monoclinic, space group P21/c, a = 12.08(1), b = 3.797(2), c = 11.316(7) Å, β = 113.37(6)°, V = 476.3 Å3, Z = 2, Dc = 2.732 g cm-3; μ(MoKα) = 40.64 cm-1, F(000) = 376.0; R = 0.059, Rw = 0.067; g.o.f. 1.27. The structure consists of dinuclear [(Ag2OCNMe2)2] units with slightly distorted linearly two-coordinated Ag-atoms containing bridging carbamato groups to form a substantially planar eight-membered ring with an intra-annular Ag—Ag distance of 2.837(2) Å; the dinuclear units are further joined by Ag—O bonds to form an infinite array. Compound 3, which is presumably dinuclear, as suggested by cryoscopic measurements in benzene, undergoes a structural fission with PPh3, giving the mononuclear triphenylphosphine derivative [Ag(O2CNEt2)(PPh3)2] (4). The amine-catalyzed conversion of Ag2O into Ag2CO3, in the presence of the iPr2NH/CO2 system, is also reported. Cl-Exchange from [AuCl(PPh3)] with [Ag(O2CNEt2)] (3) gives the first N,N-dialkylcarbamato complex of gold, namely [Au(O2CNEt2)(PPh3)] (5), which crystallizes in the monoclinic system: C23H25AuNO2P · 0.5 C7H16, mol. wt. 625.5, space group P21/c; a = 13.212(5), b = 12.25(1), c = 16.795(6) Å, β = 109.09(2)°, V = 2568(2) Å3, Z = 4, Dc, = 1.618 g cm-3; μ(AgKα) = 31.40 cm-1, F(000) = 1236.0; R = 0.058; Rw = 0.064; g.o.f. 2.121. The compound contains two-coordinated Au-atom, namely to the P-atom and to the O-atom of the monodentate carbamato group, the P—Au—O bond angle being 174.7(3)°. The reaction with MeI showed these compounds to react predominantly at the carbamato O-atom giving the corresponding urethanes R2NCO2Me. Evidence was gathered for the transient coordination of CO to Ag in 3.

Notes: The reactions of α-diazo ketones 1a,b with 9H-fluorene-9-thione (2f) in THF at room temperature yielded the symmetrical 1,3-dithiolanes 7a,b, whereas 1b and 2,2,4,4-tetramethylcyclobutane-1,3-dithione (2d) in THF at 60° led to a mixture of two stereoisomeric 1,3-oxathiole derivatives cis- and trans-9a (Scheme 2). With 2-diazo-1,2-diphenylethanone (1c), thio ketones 2a-d as well as 1,3-thiazole-5(4H)-thione 2g reacted to give 1,3-oxathiole derivatives exclusively (Schemes 3 and 4). As the reactions with 1c were more sluggish than those with 1a,b, they were catalyzed either by the addition of LiClO4 or by Rh2(OAc)4. In the case of 2d in THF/LiClO4 at room temperature, a mixture of the monoadduct 4d and the stereoisomeric bis-adducts cis- and trans-9b was formed. Monoadduct 4d could be transformed to cis- and trans-9b by treatment with 1c in the presence of Rh2(OAc)4 (Scheme 4). Xanthione (2e) and 1c in THF at room temperature reacted only when catalyzed with Rh2(OAc)4, and, in contrast to the previous reactions, the benzoyl-substituted thiirane derivative 5a was the sole product (Scheme 4). Both types of reaction were observed with α-diazo amides 1d,e (Schemes 5-7). It is worth mentioning that formation of 1,3-oxathiole or thiirane is not only dependent on the type of the carbonyl compound 2 but also on the α-diazo amide. In the case of 1d and thioxocyclobutanone 2c in THF at room temperature, the primary cycloadduct 12 was the main product. Heating the mixture to 60°, 1,3-oxathiole 10d as well as the spirocyclic thiirane-carboxamide 11b were formed. Thiirane-carboxamides 11d-g were desulfurized with (Me2N)3P in THF at 60°, yielding the corresponding acrylamide derivatives (Scheme 7). All reactions are rationalized by a mechanism via initial formation of acyl-substituted thiocarbonyl ylides which undergo either a 1,5-dipolar electrocyclization to give 1,3-oxathiole derivatives or a 1,3-dipolar electrocyclization to yield thiiranes. Only in the case of the most reactive 9H-fluorene-9-thione (2f) is the thiocarbonyl ylide trapped by a second molecule of 2f to give 1,3-dithiolane derivatives by a 1,3-dipolar cycloaddition.

Notes: The synthesis of a series of chiral enantiomerically pure C2-symmetric binucleating ligands is reported. Ligands of type 1-4, which consist of a phenolic or heterocyclic unit bridging two chiral dihydrooxazole rings. are readily accessible from chiral amino alcohols. Ligands 5a and 5b are composed of a cyclic urea or thiourea unit, respectively, and two 3,4-dihydro-2H-pyrrole rings containing a stereogenic center next to the N-atom. Compounds of this type are readily assembled from ethane-1,2-diamine and an imidothioic ester derived from pyroglutamic acid. These new ligands, which can coordinate two metals in close proximity to each other, are of interest regarding possible applications in asymmetric catalysis.

Notes: Stability constants have been measured for a series of ligands based on a 2,2′-(pyridine-2,6-diyl)bis[1H-benzimidazole] unit which forms dinuclear double-stranded helical complexes with copper(I). Variation of different structural parameters confirms the importance of the coordinate bond, the stacking interactions, and the weakly bridging pyridine units observed by X-ray crystallography. The stabilities of the complexes depend strongly on the solvent, and in MeCN, which is a good solvent for copper(I), the complexes are less stable and assemble in a stepwise manner. The interconversion of the enantiomers may be followed by 1H-NMR and takes place on a millisecond time scale around room temperature. The trends in lability are similar to those found for the stability of the complexes.

Notes: Oligodeoxyribonucleotides containing 7-deaza-2′-deoxy-8-methylguanosine (m8c7Gd; 2b) were prepared. For this purpose, the phosphonate 3a and the phosphoramidite 3b were synthesized and employed in solidphase oligodeoxyribonucleotide synthesis. The structures and the thermodynamic data of duplex formation of oligodeoxyribonucleotides containing 2b were investigated by temperature-dependent CD and UV spectra and compared with those containing 7-deaza-2′-deoxy-7-methylguanosine (m7c7Gd) or 7-deaza-2′-deoxy-guanosine (c7Gd; 2a). In general, compound 2b reduces the duplex stability. In case of the sequence d(m8c7G-C)4 (18), the B → Z transition was facilitated by the incorporation of 2b. Moreover, a single 7-deaza-8-methylguanine residue present in an oligodeoxyribonucleotide tract of guanine residues destabilizes the dG quadruplex significantly. This destabilization is more pronounced than in the case of 7-deazaguanine or 7-deaza-7-methyl-guanine.

Notes: Absolute rate constants and their Arrhenius parameters are obtained for the addition of a cyclic malonyl radical derived from Meldrum's acid to 20 mono- or 1,1-disubstituted alkenes in (±)-propylene oxide and for the addition of the open-chain di(tert-butyl)malonyl radical to six mono- or 1,1-disubstituted alkenes in 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane by time-resolved electron spin resonance spectroscopy. At room temperature, the radicals add at the unsubstituted C-atoms with rate constants ranging from 1.1. 105 M-1S-1 (acrolein) to 2.4. 106 M-1S-1 (1,1-diphenylethene). The frequency factors are in the narrow ranges of log (A/M-1S-1) = 8.7 ± 0.1 for the cyclic and log (A/M-1S-1) = 8.2 ± 0.2 for the open-chain malonyl species, whereas the activation energies vary from 12.9 kJ/mol (1,1-diphenylethene) to 21.7 kJ/mol (acrylonitrile). They correlate with the alkene ionization potentials and, more weakly, with the reaction enthalpy. No correlation was found between the activation energies and the alkene electron affinities. Hence, the results confirm and quantify the electrophilic nature of malonyl radicals in addition reactions.

Notes: An asymmetric synthesis of (-)-(4R)-dihydroisomyricoidine (28), a 13-membered amino lactam of type A, was performed by a diastereoselective Michael addition between the spermidine derivative 3 and the commercially available optically active ethyl carboxylate 4, and the cyclization of the resulting ω-amino acid 7 using diethyl phosphorocyanidate ((EtO)2POCN), followed by a Wittig reaction to introduce the (Z)-side chain. Some side reactions are also discussed.

Notes: Natural free carboxylic acids from the hadromerid sponge Diacarnus levii (Kelly-Borges and Vacelet) were esterified to yield the new cyclic norditerpene peroxides ent-muqubilin benzyl ester (= (αR,3S,6R)-α,6-dimethyl-6-[(E)-4-methyl-6-(2,6,6-trimethyl-cyclohex-1-en-1-yl)hex-3-enyl]-1,2-dioxan-3-acetic acid benzyl ester; 6, diacarnoate B methyl ester(= (αS,3R,6R)-α,6-dimethyl-6-{2-(4aS,8aS)-3,4,4a,5,6,7,8,8a-octahydro-3-oxo-2,5,5,8a-tetramethylnaphthalen-1-yl)ethyl}-1,2-dioxan-3-acetic acid methyl ester; 9), and deoxydiacarnoate B benzyl ester (= (αS,3R,6R)-α,6-dimethyl-6-{2-[(4aS,8aS)-3,4,4a,5,6,7,8,8a-octahydro-2,5,5,8a-tetramethyl-1-naphthalenyl]ethyl}-1,2-dioxan-3-acetic acid benzyl ester; 10), which were isolated following extensive chromatography. The relative configuration of the peroxide/α-methylacetate moiety of 6, 9, and 10, was directly determined from their NMR spectra. The absolute configurations of the peroxide/α-methylacetate moiety was deduced from comparative 1H-NMR data of the (S)- and (R)-phenylglycine methyl ester derivatives 7 and 8 as well as 11/13 and 12/14, all obtained from a mixture of the precursors of 3, 6, and 10. The absolute configuration at the carbobicyclic moiety of enone 9 and of 10, is identical, as established by chemical interconversion, 9 and 10 belong to the normal labdane series according to empirical CD rules, applied either directly to 9 or to the parent (+)-sclareolide-derived enone 20. In contrast, molar rotation additivity rules suggest the ent-labdane configuration for 9 and 10. The epidioxides 1-3, 6, and 10 proved active in vitro against the malaria parasite Plasmodium falciparum; especially the previously isolated methyl 3-epinuapapuanoate (2) was active against a chloroquine-resistant strain, and this with a good security index.

Notes: 3-Hydroxy-2-cyanoalk-2-enamides, and 2-cyano-2-(tetrahydrofuran-2-ylidene)- and 2-cyano-2-(tetrahydropyran-2-ylidene)acetamides with N-alkyl and N-aryl substituents have been synthesized in three steps from cyanoacetic acid. Their conformations were investigated by X-ray crystallography and 1H-NMR ROESY spectroscopy at room temperature. The enolic compounds 1-3 adopt an extended conformation stabilized by a strong intramolecular O—H … O=C bond both in the solid state and in (D6)DMSO solution. In contrast, the structure of the cyclic derivatives 5a,b-8a,b is solvent-dependent. In the solid state and in CDCl3 solution, the compounds adopt an extended conformation of type I or III, while, in (D6)DMSO solution, their structures undergo time-dependent (Z)/(E)-isomerization structures (of type II or IV). This observation is compatible with a dipolar transition state of rotation. The kinetics of the isomerization are controlled by the N-substituent, the N-(t-Bu) derivatives 7a and 7b having the highest barrier of rotation around the C=C bond. The whole body of experimental evidence together with the results of molecular-mechanics calculations with I-IV, indicate that, in DMSO, two (E)/(Z)-isomers with two conformations are present, and that they undergo interconversion at room temperature with four different constants. The very fast exchange rates kI,II and kIII,IV in the NMR time-scale might be responsible for the detection of only two isomers.

Notes: A new acylated dimeric secoiridoid glycoside, seemannoside A (2), has been isolated from the aerial parts of Lisianthius seemannii (GRISEB) O. KUNTZE (Gentianaceae). The structure was established by spectroscopic analysis (UV, MS, 1H- and 13C-NMR, and 2D-NMR experiments) and chemical reactions as (E-4′-O-p-coumaroyl)lisianthioside. The structure of the (Z)-isomer (seemannoside B, 3), also present in the plant, was confirmed by LC/UV/1H-NMR analysis. The active principle, 6, responsible for the antifungal activity of the apolar extract against Cladosporium cucumerinum, has been isolated. Its structure has been established by NMR spectroscopy and X-ray crystallographic analysis as a rare type of aglycone monoterpene dimer.

Notes: Asymmetric Diels-Alder reaction of the pentadienoic and hexadienoic acids 2a,b with the chiral chloronitroso derivative 3 gave the primary adducts 4a,b with good-to-excellent enantioselectivity. Subsequent as- or trans-dihydroxylation and hydrogenolytic cleavage of the N—O bond led to the 5-amino-5-deoxypentono-δ-lactams 13a, 14, 15a, and 16 in the D-ribose, L-arabinose, D-xylose, and L-lyxose series, respectively, and to the 5-amino-5,6-dideoxyhexono-δ-lactams 13b and 15b in the D-allose and D-glucose series, respectively.

Notes: The synthesis of the monomeric building block 13 and its constitutional isomer 12 of a new type of DNA analog, distamycin-NA, is presented (Schemes 1 and 2). This building block consists of a uracil base attached to a thiophene core unit via a biaryl-like axis. Next to the biaryl-like axis on the thiophene chromophore, a carboxy and an amino substituent are located allowing for oligomerization via peptide coupling. The proof of constitution and the conformational preferences about the biaryl-like axis were established by means of X-ray analyses of the corresponding nitro derivatives 10 and 11. Thus, the uracil bases are propeller-twisted relative to the thiophene core, and bidentate H-bonds occur between two uracil bases in the crystals. The two amino-acid building blocks 12 and 13 were coupled to give the dimers 15 and 16 using dicyclohexylcarbodiimide (DCC) in THF/LiCl and DMF, respectively. While the dimer 15 showed no atropisomerism on the NMR time scale at room temperature, its isomer 16 occurred as distinct diastereoisomers due to the hindered rotation around its biaryl-like axis. Variable-temperature 1H-NMR experiments allowed to determine a rotational barrier of 19 ± 1 kcal/mol in 16. The experimental data were complemented by AM1 calculations.

Notes: Heating of a mixture of N,N′-(thiocarbonyl)diimidazole (= 1,1′-(carbonothioyl)bis[1H-imidazole]; 1) and 2,5-dihydro-1,3,4-thiadiazole 2a or 2b gave the 1,3-dithiolanes 4a and 4b, respectively, via a regiospecific 1,3-dipolar cycloaddition of the corresponding ‘thiocarbonyl methanides’ 3a,b onto the C=S group of 1 (Schemes 1 and 2). The adamantane derivative 4b was not stable in the presence of 1H-imidazole and during chromatographic workup. The isolated 1,3-dithiole 5 is the product of a base-catalyzed elimination of 1H-imidazole from the initial cycloadduct 4b. The formation of the S,N-acetal 6 can be rationalized by a protonation of the ‘thiocarbonyl ylide’ 3b followed by a nucleophilic addition of 1H-imidazole. With the diazo compounds 8a-e (Scheme 3) 1 underwent a regiospecific 1,3-dipolar cycloaddition to give the corresponding 2,5-dihydro-1,3,4-thiadiazole derivatives 9, which spontaneously eliminated 1H-imidazole to yield (1H-imidazol-1-yl)-1,3,4-thiadiazoles 10. The structures of 10a and 10d were established by X-ray crystallography. In the case of diazodiphenylmethane (8f), the initial cycloadduct 9f decomposed via a ‘twofold extrusion’ of N2 and S to give 1,1′-(2,2-diphenylethenylidene)bis[1H-imidazole] (11; Scheme 3).

Notes: The synthesis of new deoxyribose nucleosides by coupling chloropurines with modified D-ribose derivatives is reported. The methyl 2-deoxy-N-methyl-3-O-(p-toluoyl)-α-D-ribofuranosiduronamide (α-D-8) and the corresponding anomer β-D-8 were synthesized starting from the commercially available 2-deoxy-D-ribose (1) (Scheme 1). Reaction of α-D-8 with the silylated derivative of 2,6-dichloro-9H-purine (9) afforded regioselectively the N9-(2′-deoxyribonucleoside) 10 as anomeric mixture (Scheme 2), whereas β-D-8 did not react. Glycosylation of 9 or of 6-chloro-9H-purine (17) with 1,2-di-O-acetyl-3-deoxy-N-methyl-β-D-ribofuranuronamide (13) yielded only the protected β-D-anomers 14 and 18, respectively (Scheme 3). Subsequent deacetylation and dechlorination afforded the desired nucleosides β-D-11, β-D-12,15, and 16. The 3′-deoxy-2-chloroadenosine derivative 15 showed the highest affinity and selectivity for adenotin binding site vs. A1 and A2A adenosine receptor subtypes.

Notes: (S)-5,5,5,5′,5′,5′-Hexafluoroleucine ((S)-13) of 81 % ee is prepared from hexafluoroacetone (l) and ethyl bromopyruvate (= ethyl 2-oxopropanoate) in 7 steps with an overall yield of 18% (Schemes 1 and 2). Key step in this sequence is the highly enantioselective reduction of the carbonyl group in α-keto ester 4 either by bakers' yeast (91 % ee) or by ‘catecholborane’ 6 utilizing an oxazaborolidine catalyst, yielding hydroxy ester (R)-5 with 99% ee. The absolute configuration was determined by X-ray analysis of the HCl adduct (S,R)-9b of (2S)-N-[(R)- l-phenylethyl]-5,5,5,5′,5′,5′-hexafluoroleucine ethyl ester.

Notes: N-Fmoc-Protected (Fmoc = (9H-fluoren-9-ylmethoxy)carbonyl) β-amino acids are required for an efficient synthesis of β-oligopeptides on solid support. Enantiomerically pure Fmoc-β3-amino acids β3: side chain and NH2 at C(3)(= C(β)) were prepared from Fmoc-protected (S)- and (R)-α-amino acids with aliphatic, aromatic, and functionalized side chains, using the standard or an optimized Arndt-Eistert reaction sequence. Fmoc-β2- Amino acids (β2 side chain at C(2), NH2 at C(3)(= C(β))) configuration bearing the side chain of Ala, Val, Leu, and Phe were synthesized via the Evans' chiral auxiliary methodology. The target β3-heptapeptides 5-8, a β3- pentadecapeptide 9 and a β2-heptapeptide 10 were synthesized on a manual solid-phase synthesis apparatus using conventional solid-phase peptide synthesis procedures (Scheme 3). In the case of β3-peptides, two methods were used to anchor the first β-amino acid: esterification of the ortho-chlorotrityl chloride resin with the first Fmoc-β-amino acid 2 (Method I, Scheme 2) or acylation of the 4-(benzyloxy)benzyl alcohol resin (Wang resin) with the ketene intermediates from the Wolff rearrangement of amino-acid-derived diazo ketone 1 (Method II, Scheme 2). The former technique provided better results, as exemplified by the synthesis of the heptapeptides 5 and 6 (Table 2). The intermediate from the Wolff rearrangement of diazo ketones 1 was also used for sequential peptide-bond formation on solid support (synthesis of the tetrapeptides 11 and 12). The CD spectra of the β2- and β3-peptides 5, 9, and 10 show the typical pattern previously assigned to an (M) 31 helical secondary structure (Fig.). The most intense CD absorption was observed with the pentadecapeptide 9 (strong broad negative Cotton effect at ca. 213 nm); compared to the analogous heptapeptide 5, this corresponds to a 2.5 fold increase in the molar ellipticity per residue!

Notes: On irradiation (350 nm) in the presence of excess 2,3-dimethylbut-2-ene, the newly synthesized title compound 5 affords as main products the unexpected cyclopropylpyrrolidine 10 (50%) and the spiro-oxetane 9 (25%).

Notes: Among seventeen different Lewis acids, TiCl4 was found to be the best catalyst for the [4 + 2] cycloaddition of cyclopentadiene to N,N′-fumaroylbis[(2R)-bornane-10,2-sultam] ((-)-1). Independently of the TiCl4 molar concentration, almost constant and complete (98-89% d.e.) diastereofacial π-selection was achieved in the Diels-Alder addition of (-)-1 to cyclopentadiene, cyclohexadiene, isoprene, and 2,3-dimethylbuta-1,3-diene.