Das Projekt "GEF10-121 Bioremediation von toxischem Zyanid aus Böden: Ein transgener Ansatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Botanik durchgeführt. Zyanide kommen natürlicherweise nur in sehr geringen Mengen vor, durch menschliche Aktivitäten können aber lokal sehr hohe Konzentrationen erreicht werden. Zyanide fallen vor allem bei industriellen Prozessen an und werden oftmals auf den Geländen abgelagert, was zur Kontamination von Gewässern führt. Zyanide sind starke Inhibitoren des Stoffwechsels und daher für Menschen in sehr geringen Konzentrationen hochtoxisch. In diesem Verbundprojekt soll eine neue Methode zur Bioremediation von Zyanid aus Böden entwickelt werden. Transgene Arabidopsis thaliana Pflanzen, in die zwei Zyanid-abbauende Enzyme übertragen wurden, dienen als Modell. Die Abbauprodukte des Zyanids werden sogar als Nährstoffe von der Pflanze genutzt. Wir werden den Zyanid-Stoffwechsel sowie das Wachstum und die Photosyntheseleistung der transgenen Pflanzen unter Zyanid-Stress charakterisieren. Innerhalb des Projektes werden Wissenschaftler zwischen den Standorten zur Ausbildung ausgetauscht. Die erfolgreiche Etablierung der Methode wird es erlauben, neue Varietäten von Nutzpflanzen zu erzeugen, die Cyanide aus kontaminierten Böden umweltfreundlich abbauen können.
Das Projekt "Die systemisch erworbene Resistenz bei Pflanzen - ein - omics Ansatz zur Pathogenantwort" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München, Institut für Biochemische Pflanzenpathologie durchgeführt. Ziel dieses Projekts ist es, Signalkomponenten der systemisch erworbenen Resistenz (SAR) in Arabidopsis thaliana und einer Mutante, eds1, welche nicht mehr in der Lage ist, SAR Signale zu produzieren oder zu transportieren, zu identifizieren. EDS1 abhängige Peptide, Lipide und polare niedermolekulare Stoffe werden mit massenspektrometrischen Methoden identifiziert. Danach wird in verschiedenen (Nutz)Pflanzen untersucht, ob die so identifizierten möglichen SAR Komponenten Resistenz gegen Krankheitserreger auslösen. Des Weiteren wird der Einfluss von SAR Signalen auf Prozesse wie z.B. Trockenresistenz untersucht.
Das Projekt "Bestimmung von Funktion und Wirkungsweise des Hs1pro-1-Nematodenresistenzgens aus Beta procumbens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Phytopathologie durchgeführt. Das Gen Hs1pro-1 aus der Wildrübenart Beta procumbens vermittelt Resistenz gegen den Rübenzystennematoden (Heterodera schachtii Schm.). Da Zuckerrüben schwer zu transformieren sind, und sie eine lange Generationszeit haben, werden resistente transgene Pflanzen erst in einigen Jahren zur Verfügung stehen. Im Rahmen des beantragten Projekts soll deshalb das Gen Hs1pro-1 in A.thaliana Pflanzen übertragen werden, um damit dessen Ausprägung und Vererbung in Pflanzen aufzuklären. In der ersten Phase des hier beantragten Projekts wurden bereits homozygote Hs1pro-1-transgene Arabidopsis Pflanzen erzeugt, die eine Resistenz gegen den Rübenzystennematoden besitzen. Diese Resistenz wird stabil und dominant über mehrere Generationen vererbt. Darüber hinaus wurden transgene Pflanzen mit einem Hs1/GFP-Fusionskonstrukt erzeugt und erste Hinweise auf eine Lokalisation des Hs1pro-1-Produkts am Plasmalemma erbracht. Im Rahmen des hier beantragten Projekts (Phase II) sollen die bereits erstellten Hs1pro-1-transgenen Arabidopsis Pflanzen zur näheren Aufklärung des Mechanismus der Hs1pro-1 vermittelten Resistenz eingesetzt werden. Vor allem sollen mit der DNA-Chip Methode Genexpressionsprofile erstellt werden, welche die Ausprägung der Hs1pro-1-Nematodenresistenz widerspiegeln. Mit dem 'two-hybrid' System sollen weitere Gene isoliert werden, deren Genprodukte mit dem Hs1pro-1-Protein interagieren und an der Signaltransduktion beteiligt sind. Außerdem soll die Lokalisation und Regulation des Genprodukts an den bereits erstellten Hs1/GFP-trangenen Pflanzen auf zellulärer und molekularer Ebene, wie auch im Verlauf der Nematodeninfektion beschrieben werden. Da in A. thaliana auch andere Resistenzgene gegen Viren, Bakterien und Pilze untersucht werden, können Ergebnisse aus diesem Vorhaben zur Entschlüsselung der generellen Mechanismen von Wirt-Parasit-Interaktionen beitragen.
Das Projekt "Teilprojekt Modul II: Multifaktorieller Stress" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Department Biologie, Lehrstuhl für Biochemie durchgeführt. Schwerpunkte der vorliegenden Initiative sind Untersuchungen zur Anpassung von Pflanzen an multifaktorielle, d.h. gleichzeitig auftretende biotische und abiotische Stressbedingungen und die Identifizierung beteiligter Toleranzfaktoren. Mit diesem Forschungsansatz betritt der geplante Verbund Neuland. Diese Initiative generiert Grundlagenerkenntnisse zur gentechnisch-züchterischen Verbesserung von Kulturpflanzen. Gleichzeitig wird der naturwissenschaftliche Ansatz begleitet durch einen sozialwissenschaftlichen, ethischen Ansatz der das Mensch-Natur-Verhältnis hinterfragt und in einen Zusammenhang mit der Grünen Gentechnik stellt. In der ersten Projektphase erfolgt eine Studie zur genetischen Optimierung der multifaktoriellen Stresstoleranz an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana. Die Auswirkungen des applizierten multifaktoriellen Stresses auf die Metabolitflüsse in der pflanzlichen Zelle werden bezüglich des Transkriptoms, Proteoms und Metaboloms untersucht und in eine Übersicht über die unter der Stressantwort veränderten metabolischen Netzwerke integriert. Ziel der Analysen ist die Ermöglichung der gezielten Veränderung von Pflanzen im Hinblick auf eine erhöhte Stresstoleranz sowie einer optimierten Steuerung der Metabolitflüsse unter biotischen und abiotischem Stress, um letztendlich den Ertrag von Nutzpflanzen unter veränderten Klimabedingungen sichern und steigern zu können. Diese Untersuchungen werden etwa 3 Jahre in Anspruch nehmen. In einer zweiten Projektphase werden die zuvor gewonnenen Erkenntnisse und identifizierten Stresstoleranzfaktoren zur Optimierung der Kulturpflanzen hinsichtlich des Klimawandels genutzt.
Das Projekt "PLANT-KBBE - Neue wissensbasierte abiotische Stressregulatoren (STREG)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF Plant Science Company GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Ziel dieses Projektes ist die Identifizierung neuer abiotischer Stress-Regulatoren für die Erzeugung von stress-toleranten, transgenen Pflanzen. Dieses Projekt ist anwendungsorientiert, und wird in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana durchgeführt. Die identifizierten Regulatoren werden in der Nutzpflanze Oryza sativa (Reis) getestet. Die erfolgreiche Übertragung von Arabidopsis auf Reis wird auch die Erzeugung von weiteren stress-toleranten Nutzpflanzen ermöglichen. Darüber hinaus können die abiotischen Stress-Regulatoren auch für die Selektion stress-toleranter Genotype benutzt werden aus molekularer Züchtungsmethoden. Das beabsichtigte Projekt wird damit signifikant zur Nachhaltigkeit der landwirtschaftlichen Systeme beitragen, insbesondere was Ertrag und Ertrags-Stabilität angeht unter widrigen Umständen (geringer Einsatz von Agrochemikalien, begrenzte Wasserzufuhr). 2. Arbeitsplanung: Aufgabe 1: Analyse der Spezifität (für abiotischen Stress) der konservierten Sequenz-Motive und der Übertragbarkeit auf Reis. Aufgabe 2: Bewertung der Trockenstress-responsiver Cis-Elemente in Reis. Aufgabe 3: Auswertung der neuen endogenen Transkriptionsfaktoren und der synthetischen Transkriptionsfaktoren in Reis.
Das Projekt "BioEnergie 2021: CallBio - Resistente Pflanzen für eine vereinfachte Bioethanolgewinnung durch Optimierung des Zellwandpolymers Callose" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Biologie, Biozentrum Klein Flottbek und Botanischer Garten durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Das Forschungsprojekt 'CallBio' hat zum Ziel, die Effizienz derzeit eingesetzter und potentieller Energiepflanzen zur Herstellung von Biotreibstoffen der 2. Generation deutlich zu erhöhen. Dazu soll nach Ablauf des Projekts die Menge des Zellwandpolymers Callose mindestens 10 Prozent der trockenen Biomasse zum Zeitpunkt der Ernte der Energiepflanzen aufweisen. Aufgrund des Potentials des Zellwandpolymers Callose bei der Abwehr von pflanzlichen Pathogenen soll zudem erreicht werden, mittels Optimierung der Callose-Biosynthese die Resistenz der Energiepflanzen gegenüber Pathogenen stark zu erhöhen. 2. Arbeitsplanung: Die Module des Forschungsprojekts umfassen die Grundlagenforschung der Callose-Synthese an der generellen Modellpflanze Arabidopsis thaliana sowie dem Modellgras Brachypodium distachyon, die direkte Anwendung der Ergebnisse auf die Energiepflanzen Weizen, Mais und Miscanthus giganteus und die biotechnologische Konversion der optimierten Biomasse aus den Energiepflanzen zu Biotreibstoffen. Besondere Anwendung bei der Analyse der Callose-Synthese findet die konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie. Innerhalb der Module sind die Teilprojekte so aufeinander abgestimmt, dass auch Teilergebnisse direkt in parallel laufenden bzw. nachfolgenden Teilprojekten genutzt werden können.
Das Projekt "Oxidativer Stress in Pflanzen: Die Bedeutung eines neu entdeckten Enzyms, der Alkylhydroperoxid Reduktase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Lehrstuhl für Stoffwechselphysiologie und Biochemie der Pflanzen durchgeführt. Die zunaechst aus Saeugetieren und Pilzen beschriebene Alkylhydroperoxid Reduktase ist in photoautotrophen Organismen in Chloroplasten lokalisiert. Sie dient dort offenbar der Entgiftung von Alkylhydroperoxiden, die als Nebenprodukte der Lipidsynthese und als Folge der Photochemie entstehen und ueber groessere Distanzen hinweg oxidativen Schaden bewirken koennen. Gegenstand dieses Vorhabens ist die Analyse der biochemischen und genetischen Regulation der Alkylhydroperoxid Reduktase. Inzwischen liegen transgene Suppressionsmutanten von Arabidopsis thaliana und der Blaualge Synechocystis vor, die eine erhoehte Stress-, vor allem Lichtempfindlichkeit aufzeigen.
Das Projekt "Übertragungsmechanismen des Cherry leaf roll virus: Genetische Grundlagen und Untersuchung möglicher Arthropoden Vektoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Department für Nutzpflanzen- und Tierwissenschaften, Fachgebiet Phytomedizin durchgeführt. Cherry leaf roll virus (CLRV) ist ein weltweit verbreitetes Nepovirus, welches eine Vielzahl holziger Wirtspflanzen infiziert. Die natürliche Verbreitung erfolgt hauptsächlich durch Samen (vertikale Übertragung) und Pollen (horizontale Übertragung). Obgleich viele Pflanzenviren durch Saatgut übertragbar sind und damit dieser Übertragungsweg eine erhebliche epidemiologische Relevanz besitzt, sind die molekularen Mechanismen, die darin involviert sind wenig untersucht. Studien zur Übertragung von CLRV auf Birke und die Modellpflanze Arabidopsis thaliana haben gezeigt, dass die Verbreitung des Erregers eher durch Invasion des Embryos als durch eine Kontamination der Samenschale erfolgt. Vermutlich erfolgt die Invasion des Embryos durch Invasion der Gameten noch vor der Befruchtung (indirekte Embryoinvasion). Zur Identifizierung daran beteiligter Proteine in den multiplen Virus-Pflanze Interaktionen, die während des Infektionsprozesses meristematischen Gewebes und der Samenentwicklung für die Samenübertragung von Bedeutung sind, wird das Hefe Zwei-Hybrid System (YTHS) in Verbindung mit dem Modellsystem CLRV/A. thaliana verwendet. Dabei sollen virale und pflanzliche Komponenten identifiziert und nachfolgend charakterisiert werden, ebenso wie die Lokalisation des Virus und der identifizierten Proteine im Pflanzengewebe untersucht werden soll. Weitere epidemiologische Untersuchungen fokussieren auf eine mögliche CLRV-Übertragung durch Arthropoden in Birken- und Holunder Beständen in Deutschland und Finnland. Eine Übertragung von CLRV durch Blattläuse und Milben wird gemutmaßt. Diese Vektoren könnten eine Rolle spielen bei dem kürzlich beobachteten weiten Auftreten des CLRV in nordeuropäischen Birkenwäldern.
Das Projekt "IBÖ-04: Fettsäuren-sekretierende Algen/Cyanobakterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Department Biologie I, Bereich Mikrobiologie durchgeführt. Reduzierte Kohlenstoffverbindungen (z.B. Fette und Öle) finden Verwendung als Treibstoffe, als Nahrung und als Schmierstoffe. Algen und Cyanobakterien synthetisieren Lipide bzw. Fettsäuren in erheblichem Ausmaß, wobei die benötigte Energie via Photosynthese aus dem Sonnenlicht gewonnen wird. Ziel dieses Projekts ist die Konstruktion von Algen/Cyanobakterien Stämmen, die Fettsäuren in die Umwelt sekretieren. Die Charakterisierung des Fettsäure-Exporter Proteins FAX1 aus Chloroplasten von Arabidopsis thaliana durch die AG Philippar (LMU München) erlaubt erstmals einen gentechnologischen Ansatz, um dies zu erreichen. Es ist vorgesehen, FAX1 und FAX1-ähnliche Transportergene in Grünalgen/Cyanobakterien einzubringen und die entsprechenden Transporterproteine in die Plasmamembranen zu inserieren. Solche transgenen Linien würden Fettsäuren ins Medium sekretieren, was deren zell-freie Isolierung erlauben würde und somit die entscheidenden Kostenfaktoren Ernte und Zellaufschluss umgehen würde. Folgende Aspekte werden in der Sondierungsphase bearbeitet: -Erlaubt die genetische Modifizierung von Algen/Cyanobakterien mittels eines Fettsäuretransporters die Sekretion von Fettsäuren ('proof of principle')? -Welche Fettsäuren werden exportiert und wie lassen sie sich wirtschaftlich nutzen? -Entwicklung weiterführender Konzepte für die Veränderung des Fettsäuremusters ( 'metabolic engineering') -Wie ist die gesellschaftliche Akzeptanz transgener Algenlinien? -Ist eine begleitende Risikoforschung notwendig? -Aufbau eines Netzwerks zur Realisierung der wirtschaftlichen Nutzung (Forschung: Zusätzliche Expertise im Bereich Biochemie von Transportern (AG Philippar); Industrie: Marktbasierte Recherche zur Verwertung produzierter Fettsäuren, z.B. als Schmiermittel (Zusage der Fa. Klüber Lubrication)) -Sondierung möglicher konkurrierender Technologien -Entwicklung einer Patentstrategie
Das Projekt "BioEnergie2021 - BioÖl: Biotechnologische Sink-Regulation zur Erhöhung und Optimierung der Kapazität der Rapsölproduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Pflanzenzüchtung, Saatgutforschung und Populationsgenetik durchgeführt. Das Ziel des Projektes ist es, den Ölgehalt von Rapskornern (Brassica napus) durch genetische und transgene Ansätze zu erhöhen. Verschiedene Parameter, wie der Allgemeinzustand der Pflanzen, die Regulation der Samenentwicklung und der Biosynthese der Speicherstoffe, sowie die Versorgung des sich entwickelnden Samens mit Energie und organischen Stoffwechselintermediaten bestimmen die Samenölzusammensetzung und -menge. Im Rahmen dieses Vorhabens stehen die Versorgung des sich entwickelnden Samens mit organischen Metaboliten, sowie deren effiziente Umwandlung in Triacylglycerine (TAG), dem Hauptspeicherstoff des Ölraps, im Mittelpunkt. Vier führende deutsche Wissenschaftler aus akademischen Instituten, es handelt sich dabei um Wissenschaftler mit Expertisen im Bereich des pflanzlichen Primärstoffwechsels, des Stofftransports über Membranen, der Genetik und des Lipidmetabolismus, wollen zusammen mit einem Partner aus der Industrie biotechnologische Lösungen zur Erhöhung des Ölgehalts des Rapskorns erarbeiten, um den Bedarf an Pflanzenölen für die energetische Verwertung nachhaltig zu gewährleisten. Dies soll durch (a) die Steigerung des Zuflusses an Anaboliten in den Samen/Embryo und (b) deren verbesserte Verteilung und Verwendung innerhalb der Zellen des Embryos während der gesamten Entwicklung und vor allem während der Ölakkumulationsphase erreicht werden. Neben der funktionellen Analyse mit bekannten Genen, die den Zufluss und die Verteilung von Anaboliten regulieren, sollen durch die Untersuchung natürlicher Variation in Arabidopsis thaliana neue Gene mittels genom-weiten Assoziationstudien identifiziert werden. Kandidatengene werden anschliessend in geeignete Vektorenkloniert und in Raps transformiert, um ihre Effekte auf den Samenölgehalt zu untersuchen. Die Identifizierung neuer Gene, die den Ölgehalt in Kreuzblütlern beeinflussen, können für die Erzeugung neuer Hochöl-Linien in Raps verwendet werden und patentrechtlich geschützt werden.
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