Environmental risks from mixtures of antibiotic pharmaceuticals in soils

Environmental risks from mixtures of antibiotic pharmaceuticals in soils - a literature review

Zu der Thematik "Umweltrisiken für Böden aufgrund der Belastung mit Antibiotikagemischen" wurde eine Literaturstudie durchgeführt. Die generelle Zielsetzung war dabei Antibiotika zu identifizieren, die üblicherweise in der Veterinär- und Humanmedizin angewendet werden, Berichte über Gemische und Rückstandsgehalte von Antibiotika in Böden und organischen Abfallsubstraten, die wie z.B. Gülle als Dünger verwendet werden, auszuwerten, und Informationen zu bündeln, welche Effekte der Mischungstoxizität dies für Böden bzw. Boden(mikro)organismen bedeutet, und nicht zuletzt wesentliche Wissenslücken aufzudecken, um auf dieser Basis Schritte für weitere Forschung und Regulation vorzuschlagen. Antibiotika werden weltweit in großem Umfang und weiter zunehmend in der Human und Tiermedizin angewendet. Es ist bekannt, dass viele landwirtschaftlich genutzte Böden mit Antibiotika kontaminiert sind. Darüber hinaus muss davon ausgegangen werden, dass Böden nicht nur durch eine antibiotische Substanz, sondern durch Gemische von Antibiotikawirkstoffen kontaminiert sind. Dies ist von wesentlicher Bedeutung für die Umweltrelevanz, da die Ökotoxizität von Pharmazeutikagemischen typischerweise größer ist als von Einzelsubstanzen. Belastungen durch Stoffgemische entstehen unter anderem durch die Anwendung von Kombinationen verschiedener Antibiotika bzw. von Gemischen von Antibiotika mit anderen, synergistisch wirkenden Substanzen. Die Verwendung von Antibiotikagemischen nimmt in der Human- wie auch Veterinärmedizin stetig zu, wodurch sogar alte, früher aussortierte Wirkstoffe wieder verwendet werden. Zu den Effekten verschiedener Antibiotikagemische liegt eine breite Wissensbasis in der medizinischen und pharmazeutischen Literatur vor. Dagegen ist der Wissenstand über Antibiotika in der Umwelt deutlich geringer. Belastungen durch Antibiotikagemische in der Umwelt ergeben sich außer (i) durch die Anwendung von Kombinationspräparaten auch durch (ii) die Medikation unterschiedlicher Tierarten und Altersgruppen mit unterschiedlichen Antibiotika und anschließender Sammlung aller Exkremente in einem Gülletank sowie (iii) durch die nachfolgende, wiederholte Applikation kontaminierter Exkremente wie Gülle oder Klärschlamm auf landwirtschaftliche Flächen. So ergeben sich Belastungen von organischen Abfallsubstraten mit Gemischen von bis zu 20 oder mehr antibiotischen Einzelsubstanzen. Böden, die mit diesen Substraten gedüngt werden, weisen Gemische verschiedener, pharmazeutischer Antibiotika auf. Dies bestätigen Monitoringergebnisse mit bis zu 13 verschiedenen Antibiotika, die in Böden nachgewiesen wurden. Das vorliegende Wissen über Schadwirkungen von Antibiotika auf Bodenorganismen ist weitgehend auf Studien über Einzelsubstanzen beschränkt. Diese zeigen eindeutige, dosis-abhängige, schädliche Wirkungen von Antibiotika z.B. auf die mikrobielle Biomasse in Böden, die strukturelle Diversität mikrobieller Gemeinschaften und mikrobielle Funktionen in Böden. Zudem wurden in belasteten Böden zahlreiche Resistenzgene mit deutlich und signifikant erhöhter Abundanz nachgewiesen. Synergistische Kombinationen von Antibiotika können darüber hinaus zu einer noch verstärkten und schnelleren Resistenzbildung führen. Dies ist nicht nur für Antibiotikagemische, sondern auch für Gemische von Antibiotika mit anderen Substanzen festzustellen; im landwirtschaftlichen Kontext sind hier insbesondere Kupfer und Zink zu nennen. Die Effekte von Antibiotikagemischen können durch unterschiedliche Einflussfaktoren erheblich verändert werden. Dies sind unter anderem der untersuchte Endpunkt, die Konzentrationen der im Gemisch enthaltenen Substanzen, die Zeitabhängigkeit der antibiotischen Wirkung, wie auch Nährstoffe und Nährsubstrate im Boden. Außerdem be-stehen Wechselwirkungen zu allen anderen äußeren Randbedingungen, die die Fitness der Mikroorganismen beeinflussen, wie z.B. Hitze oder Frost. Auch der Verbleib und das chemische Verhalten von Antibiotika werden in Böden in Gegenwart von Schadstoffgemischen verändert. Hier ist insbesondere die Sorptionskonkurrenz zwischen unterschiedlichen Antibiotika zu nennen. Die dargelegten Erkenntnisse sollten nicht darüber hinwegtäuschen, dass der Wissensstand über die verschiedenen Teilaspekte der Thematik meist noch sehr unvollständig ist. Daher ist zielgerichtete, systematische Forschung notwendig, um weitere Informationen zu erhalten. Dazu werden drei aufeinander aufbauende Forschungsprojekte vorgeschlagen, die darauf zielen, das Systemverständnis über Schadstoffgemische in Böden zu verbessern. Diese Projekte werden idealerweise mit wissenschaftlichen Workshops kombiniert. Nicht zuletzt sollten diese Forschungsaktivitäten dazu führen bzw. dadurch begleitet werden, dass regulatorische Maßnahmen getroffen werden, die darauf abzielen, den Einsatz und die planvolle Handhabung von Antibiotika zu verbessern. Quelle: Forschungsbericht

PFAS-Karten Online PFAS-Karten Online Was kann das Grundwassermodell leisten?

Seit Bekanntwerden der Problematik mit per- und polyfluorierten Chemikalien Alkylsubstanzen (PFAS, früher PFC) im Raum Rastatt und Baden-Baden im Jahr 2013 werden umfangreiche Untersuchungen durchgeführt. Der PFAS-Wegweiser der LUBW hilft dabei, sich bei der komplexen Thematik zurechtzufinden, nicht zuletzt bei den Aufgaben und Zuständigkeiten. Die Stabsstelle PFAS beim Regierungspräsidium Karlsruhe ist die zentrale Koordinierungsstelle und damit Ansprechpartner für Bewertungen und Einschätzung der PFAS-Verunreinigungen in Mittel- und Nordbaden. Im Raum Rastatt und Baden-Baden wurde aus dem großräumigen Grundwassermodell Basel-Karlsruhe ( LOGAR ) ein detailliertes Modellsystem (PFAS Mittelbaden) mit einer Transportmodellierung entwickelt. Ziel der Simulationen ist die PFAS-Verunreinigung des Grundwassers aufgrund des PFAS-Eintrags landwirtschaftlicher Flächen analysieren und quantifizieren zu können. Auf die Ergebnisse dieser Grundwassermodellierung kann mit Hilfe von PFAS-Karten online zugegriffen werden. Im Zwischenbericht Grundwassermodell Mittelbaden - Analyse und Prognose der PFC-Belastung im Raum Rastatt und Baden-Baden (Stand: Dezember 2017) ist der Aufbau des Modellsystems, die Modellkalibrierung sowie erste Prognosen der möglichen Entwicklung der PFAS-Konzentration im Grundwasser  beschrieben. Mit PFAS-Karten Online werden sowohl die Konzentrationsverteilungen einzelner PFAS-Verbindungen im Grundwasser als auch die Quotientensumme und die Summe PFAS dargestellt. Die Simulation berücksichtigt den Eintrag aus landwirtschaftlichen Flächen in das Grundwasser, der nach derzeitigem Kenntnistand nach 1999 begonnen hat, sowie bekannte Schadensfälle. Prognosen zur Entwicklung der PFAS-Konzentration im Grundwasser werden - mit entsprechenden Unsicherheiten –  bis in das Jahr 2033 modelliert. Die räumliche Ausdehnung der PFAS-Konzentration im Grundwasser wird farblich abgestuft als Schadstofffahne visualisiert. Es wurde eine vierteilige Klassifikation zugrunde gelegt, mit jeweils zwei Klassen ober- und unterhalb des jeweiligen Schwellenwertes (Markierung im Farbkeil). Die höchste Klasse stellt eine dreifache Überschreitung dieses Wertes dar.  Die Konzentrationsverteilung kann in drei unterschiedlichen Tiefenbereichen des Grundwasserleiters (hydrogeologische Einheiten) angezeigt werden. Eine Beurteilung der zeitlichen Entwicklung ist möglich auf Grundlage von Konzentrationsprognosen, die in Jahresschritten bis ins Jahr 2033 ausgewählt werden können. Angezeigt werden die Quotientensumme, die Summe PFAS und neun einzelne PFAS-Verbindungen. Quotientensumme, Summe und Einzelverbindungen PFAS Zur Bewertung von PFAS-Verunreinigungen im Grundwasser  ist der PFAS-Leitfaden des BMUV anzuwenden. Hier werden die von der LAWA (Länderarbeitsgemeinschaft Wasser) 2018 abgeleiteten Geringfügigkeitsschwellenwerte (GFS) für sieben Verbindungen herangezogen, die gleichzeitig vom Umweltbundesamt als Trinkwasserleitwerte bewertet wurden. Treten mehrere PFAS gleichzeitig auf, für die GFS-Werte festgelegt wurden, ist in Baden-Württemberg zusätzlich die Quotientensumme (QS) heranzuziehen, um deren additive Wirkung zu berücksichtigen. Bei der Quotientensumme wird der Quotient aus gemessener bzw. berechneter Konzentration und dem aktuellen GFS-Wert gebildet und addiert. Inzwischen werden neun im Grundwasser der Region Mittelbaden vorkommende PFAS-Verbindungen (PFBA, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFOA, PFNA, PFBS, PFHxS, PFOS) modelliert. Für PFPeA und PFHpA wurden von der LAWA keine GFS-Werte abgeleitet, daher werden diese beiden Verbindungen in der Quotientensumme nicht berücksichtigt. Bei einer Quotientensumme über 1 liegt eine nachteilige Veränderung der Grundwasserbeschaffenheit vor. Die Gehalte werden farblich (gelb bis grün) in der Karte dargestellt. Für die Summe PFAS werden die Konzentrationen der derzeit modellierten neun PFAS-Verbindungen aufaddiert. Für den Parameter Summe PFAS-4 werden die Konzentrationen der PFAS-Verbindungen PFOA, PFNA, PFHxS, PFOS aufaddiert. Die Konzentration der neun - vorwiegend im Grundwasser der Region vorkommenden - PFAS-Verbindungen (PFBA, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFOA, PFNA, PFBS, PFHxS, PFOS) kann für jede einzelne Verbindung dargestellt werden. Bewertungsmaßstab sind die für die jeweiligen Einzelverbindungen geltenden Geringfügigkeitsschwellen (GFS-Werte) bzw. die GOW (Gesundheitliche Orientierungswerte) als vorläufige GFS-Werte. PFAS-Gehalte in drei Tiefenbereichen des Grundwasserleiters Dargestellt wird die Konzentrationsverteilung in drei unterschiedlichen Bereichen des Grundwasserleiters. Aufgrund der wenigen tiefen Messstellen bestehen im Unteren Grundwasserleiter größere Unsicherheiten. OGWL (Oberer Grundwasserleiter, hydrogeologische Bezeichnung: Oberer Teil der Ortenauformation oben) MGWL (Mittlerer Grundwasserleiter, hydrogeologische Bezeichnung: Unterer Teil der Ortenauformation oben) UGWL (Unterer Grundwasserleiter, hydrogeologische Bezeichnung: Ortenauformation unten) Eine dargestellte erhöhte PFAS-Konzentration im Grundwasser bedeutet nicht automatisch, dass die darüber liegenden Grundstücke verunreinigt sind. In PFAS-Karten Online werden alle untersuchten Flächen (Stand Juli 2024) dargestellt. Bewertungsmaßstab für die PFAS-Verunreinigung des Bodens hinsichtlich des Wirkungspfads Boden-Grundwasser sind die Prüfwerte nach Bundesbodenschutzverordnung, die identisch zu den Geringfügigkeitsschwellenwerten (GFS-Werte) sind. Gezeigt wird die Grundwasser- und nicht die Trinkwassersituation. Die Einzugsgebiete der Brunnen der öffentlichen Wasserversorgungsunternehmen (WVU) sind durch die Festsetzung von Wasserschutzgebieten (grün umrandete Gebiete) unter besonderen Schutz gestellt. Dargestellt sind die Zonen III (IIIA und B) und die Zone II, welche die Zone I enthält. Für die Wasserversorger in der Region Mittelbaden stellt die PFAS-Verunreinigung im Grundwasser eine große Herausforderung und einen großen Aufwand bei der Trinkwasseraufbereitung dar. Zum 24.06.2023 ist die neue Trinkwasserverordnung in Kraft getreten. Darin enthalten sind erstmals zwei Summengrenzwerte für PFAS. Der Grenzwert Summe PFAS-20 < 0,1 µg/l muss zum 12.01.2026 eingehalten werden, der Grenzwert Summe PFAS-4 < 0,02 µg/l zum 12.01.2028. Weitere Informationen zur Bewertung von PFAS im Trinkwasser und den Maßnahmen der Wasserversorger der Region finden Sie unter diesem Link . In das Grundwassermodell fließen sämtliche verfügbare PFAS Daten und Informationen zu den Grundwasserverhältnissen der Unteren Wasserbehörden (LRA Rastatt, Stadt Baden-Baden), der Wasserversorger und der LUBW im Untersuchungsgebiet ein. Es liefert damit eine konsistente Beschreibung der Grundwasserströmung und des PFAS-Transports mit der aktuellsten hydrogeologischen Modellvorstellung. Alle Informationen werden mit praxiserprobten mathematischen Zusammenhängen verknüpft.Diese ermöglichen den Überblick über die großräumige Situation in Mittelbaden. Durch punktuelle Felduntersuchungen im Ackerboden und im Grundwasser kann das gesamte Ausmaß der PFAS-Verunreinigungen nur unvollständig eingeschätzt werden. Mit dem Grundwassermodell werden die verschiedenen Strömungs- und Transportvorgänge im Grundwasser durch mathematisch-numerische Methoden simuliert, um die PFAS-Konzentrationen des Grundwassers flächendeckend darstellen zu können. Das Grundwassermodell beschreibt auf der Basis der Entwicklung der Konzentrationen in der Vergangenheit die aktuellen Verhältnisse und prognostiziert mit entsprechenden Annahmen die zukünftige Entwicklung. Bei den durchgeführten Modellberechnungen bestehen Unschärfen, die auf Wissenslücken - beispielsweise bereichsweise geringe PFAS-Messstellendichte - zurückgehen oder von der Betrachtungsskala - beispielsweise der tieferen Grundwasserbereiche - abhängen. Außerdem liegen an vielen Messstellen nur wenige PFAS-Messungen vor, obwohl der PFAS-Transport insbesondere im direkten Abstrom der verunreinigten Flächen vergleichsweise dynamisch ist. Einige verunreinigte Flächen wurden möglicherweise bislang noch nicht erfasst. Außerdem liegen keine Daten vor 2013 vor. Es wird angenommen, dass der Beginn der PFAS-Verunreinigung von Ackerflächen zwischen 1999 und 2008 stattgefunden hat. Zu vielen verunreinigten Flächen liegt jeweils nur ein Messwert für das Bodeneluat vor. Die Anpassung des unbekannten PFAS-Austragsverlaufs aus den Böden erfolgt daher durch den Abgleich von gemessenen und berechneten Konzentrationen im Grundwasser. Die Genauigkeit des Modells ist lokal unterschiedlich und im kleinräumigen Maßstab (z.B. für einzelne Ackerschläge oder Flurstücke) eher gering, da sowohl in der Hydrogeologie als auch in der Grundwassermodellierung Homogenbereiche gebildet werden. Diese liegen für die Modellierung im Raum Mittelbaden bei einigen hundert Metern. Differenzierte Aussagen innerhalb der Homogenbereiche sind nicht möglich, auch wenn das Modell eine Auflösung von 10x10 m aufweist. Mit dem Modell steht die plausible Nachbildung der großräumigen Verteilung, der generellen vertikalen Differenzierung und der zeitlichen Entwicklungen im Vordergrund. Durch punktuelle Felduntersuchungen im Ackerboden und im Grundwasser kann das gesamte Ausmaß der PFAS-Verunreinigungen nur unvollständig eingeschätzt werden. Mit dem Grundwassermodell werden die verschiedenen Strömungs- und Transportvorgänge im Grundwasser durch mathematisch-numerische Methoden simuliert, um die PFAS-Konzentrationen des Grundwassers flächendeckend darstellen zu können. Das Grundwassermodell beschreibt auf der Basis der Entwicklung der Konzentrationen in der Vergangenheit die aktuellen Verhältnisse und prognostiziert mit entsprechenden Annahmen die zukünftige Entwicklung. Mehr... In das Grundwassermodell fließen sämtliche verfügbare PFAS Daten und Informationen zu den Grundwasserverhältnissen der Unteren Wasserbehörden (LRA Rastatt, Stadt Baden-Baden), der Wasserversorger und der LUBW im Untersuchungsgebiet ein. Es liefert damit eine konsistente Beschreibung der Grundwasserströmung und des PFAS-Transports mit der aktuellsten hydrogeologischen Modellvorstellung. Alle Informationen werden mit praxiserprobten mathematischen Zusammenhängen verknüpft. Diese ermöglichen den Überblick über die großräumige Situation in Mittelbaden. Bei den durchgeführten Modellberechnungen bestehen Unschärfen, die auf Wissenslücken - beispielsweise bereichsweise geringe PFAS-Messstellendichte - zurückgehen oder von der Betrachtungsskala - beispielsweise der tieferen Grundwasserbereiche - abhängen. Außerdem liegen an vielen Messstellen nur wenige PFAS-Messungen vor, obwohl der PFAS-Transport insbesondere im direkten Abstrom der verunreinigten Flächen vergleichsweise dynamisch ist. Einige verunreinigte Flächen wurden möglicherweise bislang noch nicht erfasst. Außerdem liegen keine Daten vor 2013 vor. Es wird angenommen, dass der Beginn der PFAS-Verunreinigung von Ackerflächen zwischen 1999 und 2008 stattgefunden hat. Zu vielen verunreinigten Flächen liegt jeweils nur ein Messwert für das Bodeneluat vor. Die Anpassung des unbekannten PFAS-Austragsverlaufs aus den Böden erfolgt daher durch den Abgleich von gemessenen und berechneten Konzentrationen im Grundwasser. Die Genauigkeit des Modells ist lokal unterschiedlich und im kleinräumigen Maßstab (z.B. für einzelne Ackerschläge oder Flurstücke) eher gering, da sowohl in der Hydrogeologie als auch in der Grundwassermodellierung Homogenbereiche gebildet werden. Diese liegen für die Modellierung im Raum Mittelbaden bei einigen hundert Metern. Differenzierte Aussagen innerhalb der Homogenbereiche sind nicht möglich, auch wenn das Modell eine Auflösung von 10x10 m aufweist. Mit dem Modell steht die plausible Nachbildung der großräumigen Verteilung, der generellen vertikalen Differenzierung und der zeitlichen Entwicklungen im Vordergrund. Hinweis: Eine dargestellte Grundwasserkonzentration im Modell an einer konkreten Stelle bedeutet daher nicht zwangsweise, dass an dieser Stelle auch tatsächlich eine entsprechende Konzentration vorliegt. Eine dargestellte erhöhte PFAS-Konzentration im Grundwasser bedeutet nicht automatisch, dass die darüber liegenden Grundstücke verunreinigt sind. Die dargestellten Berechnungsergebnisse dienen lediglich dazu, der Öffentlichkeit einen Überblick über die größerräumige Belastungssituation zu ermöglichen. Die Prognosen für die Zukunft sind aus den genannten Gründen ebenfalls mit Unsicherheiten verbunden. Allein aus den hier wiedergegebenen Ergebnissen sollten keine rechtsverbindlichen Entscheidungen abgeleitet werden. Wenn Sie Fragen zu konkreten Grundstücks- oder Grundwasserbelastungen haben, wenden Sie sich bitte an die örtlich zuständige untere Boden- und Wasserbehörde. Die Nutzung des Online-Tools ist nur für private und nicht kommerzielle Zwecke zulässig. 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Teilvorhaben 2: Kartierung quantitativer Resistenz im Rapsgenom und Identifikationen von resistenzassoziierten Genen

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Kartierung quantitativer Resistenz im Rapsgenom und Identifikationen von resistenzassoziierten Genen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Universität zu Kiel, Institut für Phytopathologie, Abteilung Molekulare Phytopathologie und Biotechnologie durchgeführt. Das Forschungsprojekt NORAH wird von der NPZ Innovation GmbH (NPZi) und der Abteilung für Molekulare Phytopathologie und Biotechnologie der Universität Kiel mit dem Ziel beantragt, die technischen und wissenschaftlichen Voraussetzungen für die Züchtung von Rapssorten mit hoher Resistenz gegen die Weißstängeligkeit (Sclerotinia sclerotiorum) zu schaffen. Die NPZi verfügt über Rapslinien mit hoher quantitativer Resistenz gegen Sclerotinia. Diese Resistenz wurde in Biotests mit nicht-adaptiertem Material identifiziert und durch Kreuzung kombiniert. Über die physiologische Ursache dieser Resistenz und deren genetische Veranlagung ist nichts bekannt und eine Selektion der Resistenz erfolgt bisher über aufwendige Biotests. Im Rahmen der vorliegenden Projektskizze sollen genetische und molekulare Analysen der vorliegenden Sclerotinia-Resistenz erforscht werden. Dies beinhaltet die Identifikation von Regionen innerhalb des Rapsgenoms, die mit der Resistenz gekoppelt sind (QTL). Untersuchungen an Genen innerhalb der QTL sollen Aufschlüsse über molekulare Mechanismen der Sclerotinia-Resistenz ermöglichen. Zudem sollen Testhybriden mit den Resistenzdonoren erstellt werden, um die Dominanz der Resistenz festzustellen und um zu untersuchen, welche Bedeutung additive Effekte in der Ausprägung quantitativer Sclerotionia-Resistenz besitzen. Es wird erwartet, dass mehrere QTL für die Expression der Sclerotinia-Resistenz verantwortlich sind und sich diese im Rapsgenom lokalisieren lassen. Sequenzanalysen innerhalb der QTL ermöglichen die Entwicklung spezifischer molekularer Marker für die Selektion von Rückkreuzungsnachkommen. Im Ergebnis können molekulare Marker und adaptierte Linien mit hoher quantitativer Sclerotinia-Resistenz für die Raps-Hybridzüchtung zur Verfügung gestellt werden. Aus wissenschaftlicher Sicht ermöglichen die genetischen/molekularen Analysen neue Einblicke in konstitutive oder induzierte Prozesse als Ursache für quantitative Resistenzmechanismen.

Züchtung von Birnensorten mit Resistenz gegenüber Feuerbrand (Erwinia amylovora) (FeuResBir)

Das Projekt "Züchtung von Birnensorten mit Resistenz gegenüber Feuerbrand (Erwinia amylovora) (FeuResBir)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Züchtungsforschung an Obst durchgeführt. In Deutschland kann Bedarf an Birnen aus konventionellem als auch aus ökologischem Anbau zurzeit nicht aus heimischer Produktion gedeckt werden. Beim Birnenabsatz dominieren die Sorten 'Alexander Lucas' , 'Conference' vor 'Williams Christ' , der 'Schönen aus Charneux' und 'Clapps Liebling' . Diese Sorten, ebenso wie die meisten anderen Birnensorten, sind hoch anfällig für den regulierten Nichtquarantäneschadorganismus (RNQP) Erwinia amylovora. Erwinia amylovora ist der Erreger von Feuerbrand, der wichtigsten Krankheit im Birnenanbau. Da im Birnenanbau keine geeigneten Bekämpfungsmaßnahmen zur Verfügung stehen, werden im Anbau widerstandsfähiger Sorten und der genauen und regelmäßigen Kontrolle von Birnenanlagen und benachbarten Wirtspflanzen die besten Bekämpfungsmöglichkeiten gesehen. Während beim Apfel in verschiedenen Züchtungsprogrammen intensiv an der Erforschung der Resistenzmechanismen und -grundlagen gegenüber Feuerbrand und der Züchtung widerstandsfähiger Sorten gearbeitet wird, sind die Bemühungen bei Birne eingeschränkt und die vorliegenden Daten nur spärlich. Das hier beschriebene Projekt soll einen Beitrag zur besseren Effektivität in der Züchtung von Birnensorten mit Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuerbrand leisten, sowie genetische Ressourcen bei Birne und Pyrus-Wildarten evaluieren, um mögliche Resistenzquellen zu identifizieren und für die Züchtung verfügbar zu machen. Ziele sind die Analyse möglicher additiver Wirkung von Resistenz-QTL sowie die Detektion und Prüfung der Wirksamkeit weiterer Resistenzloci, deren Nutzung in der Birnenzüchtung mittels molekularer Marker und die Selektion von Birnengenotypen mit guter Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuerbrand. Die Entwicklung molekularer Marker für wirksame Resistenzloci sind die Voraussetzung für eine Frühselektion in der Birnenzüchtung auf Widerstandfähigkeit gegenüber Feuerbrand und beschleunigen die Entwicklung neuer widerstandsfähiger Sorten.

Zusammenhang von Allelkombinationen und Blühzeitpunkt-Phänotyp in der Weinrebe

Das Projekt "Zusammenhang von Allelkombinationen und Blühzeitpunkt-Phänotyp in der Weinrebe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI), Institut für Rebenzüchtung Geilweilerhof durchgeführt. In der 1. Phase des SPP1530 Programms wurden mehrere QTL-Regionen identifiziert, die den Blühzeitpunkt in der Weinrebe kontrollieren. Erste Ergebnisse weisen auf einen additiven Effekt dieser Loci hin, die in sehr früher bzw. später Blüte resultieren. Um diese genomischen Regionen genauer einzugrenzen und zu analysieren, wird eine stark erweiterte Kreuzungspopulation für Weinreben zur Feinkartierung von QTL genutzt sowie die Hypothese getestet, dass eine bestimmte Kombination von QTL-Allelen und Haplotypen zu einer sehr frühen beziehungsweise späten Blüte führt. Das Projekt wird folgende Schritte beinhalten: (1) Die Nutzung der gesamten heterozygoten Genomsequenzen beider Elternpflanzen der Kreuzungspopulation als Basis für die Untersuchung haplotyp-spezifischer Allelexpression; (2) Identifizierung von Kandidatengenen durch Genotyping-by-sequencing (GBS) an vorselektierten Nachkommen und SNP-Analyse, (3) Charakterisierung ausgewählter Kandidatengene aus den QTL-Regionen durch allel-spezifische RNAseq-Experimente sowie (4) Vernetzung dieser Ergebnisse mit phänotypischen Daten für den Blühzeitpunkt von Nachkommen der Kreuzungspopulation sowie züchterisch relevanten Sorten. Kooperationen mit weiteren Forschergruppen aus dem SPP-Verbund werden zusätzliche Erkenntnisse liefern, z.B. durch die Phylotranskriptom-Analyse zum Zeitpunkt der Blühinduktion. Durch die präzise Vorhersage des Blühzeitpunkts können neue Zuchtlinien generiert werden, die an veränderte klimatische Bedingungen angepasst sind.

Der Einfluss von Mikroplastikpartikeln und assoziierten Additiven auf den Modellorganismus Daphnia und indirekte Effekte auf biotische Interaktionen am Beispiel von Räuber-Beute Interaktionen

Das Projekt "Der Einfluss von Mikroplastikpartikeln und assoziierten Additiven auf den Modellorganismus Daphnia und indirekte Effekte auf biotische Interaktionen am Beispiel von Räuber-Beute Interaktionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Tierökologie I durchgeführt.

Ermittlung und Bewertung kumulativer Beeinträchtigungen im Rahmen naturschutzfachlicher Prüfinstrumente

Das Projekt "Ermittlung und Bewertung kumulativer Beeinträchtigungen im Rahmen naturschutzfachlicher Prüfinstrumente" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FÖA Landschaftsplanung GmbH durchgeführt. Um die Planungspraxis zu unterstützen und die Rechts- und Verfahrenssicherheit für alle Beteiligten zu erhöhen, sind konkrete Hinweise zu erarbeiten, wie die Kumulation in den verschiedenen Prüfinstrumenten (weiter) operationalisiert werden kann. Folgende Arbeitsschritte sind vorgesehen: - differenzierte Analyse und Darlegung der rechtlichen und fachlichen Rahmenbedingungen für die verschiedenen Rechtsnormen und Prüfinstrumente (FFH-VP, Verschlechterungsverbot, SUP/UVP, artenschutzrechtliche Prüfung); - Definition, Abgrenzung und Erläuterung der im Vorhaben verwendeten maßgeblichen Begriffe; - Zusammenstellung und Aufbereitung der in Deutschland grundsätzlich vorkommenden Informationsquellen für die Abfrage von kumulativ zu berücksichtigenden Plänen und Projekten (z. B. Datenbanken, Kataster, Fachinformationssysteme, Zuständigkeiten bei Behörden); - Entwicklung einer Empfehlung für die Inhalte eines FFH-VP-Katasters basierend auf den 'Mindestinhalten einer Datenbank zur Dokumentation von gebietsbezogenen Prüfungen der Verträglichkeit nach § 34 und § 35 BNatSchG' der Landesanstalten von 2007; - Erarbeitung konkreter Hinweise und Tools für die Planungspraxis zur Recherche bzw. Abfrage kumulativ zu berücksichtigender Pläne und Projekte (z. B. Checklisten, Musteranschreiben, Prüftabellen zur Einstufung der Relevanz, Muster zur Dokumentation der Recherche und zur Auswahl berücksichtigter Vorhaben); - Entwicklung von Hinweisen zur Identifikation der im konkreten Fall räumlich und zeitlich relevanten Pläne und Projekte sowie der funktional und formal kumulativ zu berücksichtigenden Wirkfaktoren und Beeinträchtigungen; - Entwicklung von konkreten methodischen Ansätzen zur Ermittlung, Prognose und Bewertung von kumulativen Beeinträchtigungen im Hinblick auf die jeweiligen naturschutzrechtlichen Bewertungsmaßstäbe; - Darstellung fachlicher Bewertungsansätze und -beispiele für die Kumulation additiver und synergistischer Wirkungen bei verschiedenen Wirkfaktoren und Vorhabentypen (z. B. Flächeninanspruchnahme, Stoffeinträge, Störwirkungen, Mortalitätsrisiken, Barrierewirkungen); - Entwicklung von Vorschlägen zum Umgang mit defizitären, unkonkreten oder veralteten Daten; - Diskussion der Möglichkeiten und Grenzen einer Berücksichtigung von Kompensationsmaßnahmen oder anderweitigen die jeweiligen Schutzgüter positiv beeinflussenden Maßnahmen und Entwicklungen; - verfahrensrechtliche Einordnung kumulativer Beeinträchtigungen in den Arbeitsschritten der verschiedenen Rechtsnormen (z. B. bei Vorprüfung, Erheblichkeitsbewertung, Maßnahmenplanung, Ausnahmeprüfung). Die entwickelten methodischen Hinweise sollen anhand repräsentativer Beispiele getestet und verdeutlicht werden.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Institut für Lebensmitteltoxikologie und Chemische Analytik durchgeführt. Von den Triazol-Fungiziden und dem Imidazol-Fungizid Prochloraz ist bekannt, dass sie in Ratten u.a. hepatotoxisch wirken. Am Bundesinstitut für Risikobewertung wird zurzeit untersucht, inwieweit die Behandlung von Ratten mit Fungizid-Gemischen, bestehend aus den o.g. Verbindungen, zu einer additiven bzw. synergistischen hepatotoxischen Wirkung führen kann. Die im Rahmen dieses Projektes geplanten Experimente sollen zeigen, ob die Kombination der o.g. Fungizide additive oder synergistische Veränderungen im Transkriptom, Proteom und/oder Metabolom der Humanleberzelllinie HepaRG hervorrufen kann und ob die Zellen die Auswirkungen in Ratten richtig widerspiegeln. 1) Die HepaRG-Zellen mit Triazolen und Prochloraz einzeln und kombiniert in verschiedenen nicht-zytotoxischen Konzentrationen inkubieren; 2) nach jeder Inkubation RNA und Proteine aus den Zellen für die weiterführenden Analysen isolieren; 3) in Kooperation mit dem Bundesinstitut für Risikobewertung quantitative RT-PCR- sowie low-density-PCR-Array-Analysen durchführen; 4) in Zusammenarbeit mit dem Center for Biotechnology der Universität Bielefeld das Transkriptom, Proteom und Metabolom der behandelten Zellen analysieren.

DIORAMA - Erfassung der dioxinähnlichen Wirksamkeit in Sediment und Biota zur Sedimentbewertung

Das Projekt "DIORAMA - Erfassung der dioxinähnlichen Wirksamkeit in Sediment und Biota zur Sedimentbewertung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Lehr- und Forschungsgebiet Ökosystemanalyse (ESA) durchgeführt. Sedimentpartikel-assoziierte persistente organische Schadstoffe können durch bestimmte Ereignisse (Bioturbation, Fluten und Baggerarbeiten) re-mobilisiert werden und negative Auswirkungen auf die Umwelt entfalten. Die für die Fragestellung dieser Studie relevanten Schadstoffe sind jene, die eine dioxinähnliche Struktur aufweisen und dadurch eine Bindung mit dem Arylhydrocarbon-Rezeptor (AhR) eingehen können. Zu den klassischen AhR Liganden zählen polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), polychlorinierte Biphenyle (PCB) und polychlorinierte Dibenzo-p-Dioxine und Dibenzofurane (PCDD/F). Ihre Bindung an den AhR bedingt ihre Toxizität, welche Störungen im Immun-, Hormon und Reproduktionssystem umfasst, jedoch resultiert diese Bindung auch in der Synthese vieler Enzyme, welche sowohl in vivo als auch in vitro als Endpunkte genutzt werden können. Das Verbundprojekt zwischen dem Institut für Umweltforschung der RWTH Aachen und der Abteilung G3 der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BFG) hat zum Ziel, ein schnelles, preiswertes und verifiziertes Werkzeug zur integrativen Bewertung dioxinähnlich wirksamer Substanzen in Sediment und Biota zu etablieren, welches eine Alternative zur chemischen Analytik darstellt und u.a. im Sedimentmanagement Einsatz finden soll. Die Methodik ermöglicht zudem, kontaminierte Flussbereiche zu priorisieren und trägt somit zu einer deutlichen Vereinfachung im Sedimentmanagement bei. Folglich profitieren vor allem Umweltbehörden von dem Projektvorhaben. Der Großteil der praktischen Arbeiten findet in einer eigens dafür angefertigten Expositionsanlage statt, in der die Ursache-Wirkungs-Kette dioxinähnlicher Schadstoffe mittels auf Sedimenten zweier deutscher Flüsse (Elbe und Rhein) exponierter Rotaugen (Rutilus rutilus) untersucht werden soll. Der Fokus richtet sich dabei auf die Bioverfügbarkeit der dioxinähnlich wirkenden Substanzen, aber auch auf Expositionspfade (Boden, Wasser, Partikel, Nahrung) und Elimination. Die Untersuchung der Rotaugen erfolgt in vivo und wird durch die in vitro Analyse von aus der Expositionsanlage stammender Sediment- und Fischextrakte ergänzt. Diese Untersuchungen erfolgen mittels dreier Biotests (EROD, H4IIE-luc und Micro EROD) unterschiedlicher Endpunkte und können mit Ergebnissen aus der chemischen Analyse der Extrakte verglichen werden. Zusätzliche bioanalytische Untersuchungen fraktionierter Extrakte sollen Aufschluss über die anteilige Wirkung einzelner Substanzklassen am Gesamteffekt geben und die Frage klären, ob eine differenzierte Bewertung von Sedimenten unterschiedlicher Anteile an moderaten oder hochpersistenten Schadstoffe stattfinden muss. (Text gekürzt)

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