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Pflanzenzüchtungsforschung für die Bioökonomie 2022: Priming für eine verstärkte Abwehr als eine Strategie zur Optimierung der Resistenz und ein mögliches Zuchtziel (PrimedPlant-3)

Steigerung der Wirksamkeit antagonistischer Mikroorganismen für die Bekämpfung bodenbürtiger Pilze und pflanzenparasitärer Nematoden

Der Wurzelgallennematode Meloidogyne javanica und der Erreger der Fusariumwelke, Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici sind bedeutende Welkeerreger im Gemüsebau des Mittleren Ostens wie auch weltweit. In der Praxis treten beide Erreger häufig gemeinsam auf und verursachen synergistische Ertragsverluste. Die Bekämpfung beider Pathogene gestaltet sich als äußerst schwierig, wobei eine völlige Ausschaltung beider Pathogene in der Regel kaum möglich ist. In den vergangenen Jahren wurde das durch die beiden Pathogene hervorgerufene Welkesyndrom primär durch Bodenbegasung mit Methylbromid bekämpft. Die völlige Abhängigkeit von diesen zwar wirkungsvollen, aber auch umweltschädigenden Pflanzenschutzmitteln hat die Entwicklung alternativer Bekämpfungsverfahren über Jahre verhindert. Der Einsatz von Methylbromid wird ab dem Jahre 2001 verboten, da dieses Pestizid das Bodenleben zu 90 Prozent abtötet und in erheblichem Maße zur Zerstörung der Ozonschicht beiträgt. Die Entwicklung wirkungsvoller und umweltfreundlicher Bekämpfungsverfahren stellt eine der aktuellen Herausforderungen in der Phytomedizin dar. Eine der Möglichkeiten soll in dem vorliegenden Projekt näher untersucht werden. Durch Steigerung der Effektivität antagonistischer Mikroorganismen sowie gleichzeitiger Applikation von Mikroorganismen mit unterschiedlichem Wirkungsmechanismus wird die Bekämpfung des Welkesyndroms an Tomaten untersucht. Im einzelnen ergeben sich folgende Ziele: 1) Verbesserung der Wirksamkeit der antagonistischen Mikroorganismen Pseudomonas fluorescens T58 und Bacillus megaterium 25-6, sowie Trichoderma harzianum T-35 und T-203, 2) Optimierung von Formulierung und Applikation der Antagonisten, und 3) grundlegende Untersuchungen zur Wirkung der verbesserten Stämme auf Pflanzenentwicklung, Befallsverlauf und mikrobielle Diversität im Boden. Die Antragsteller verfügen über langjährige Erfahrungen zum Einsatz antagonistischer Mikroorganismen und der Bekämpfung des Welkesyndroms.

Bildung von Anopheles-spezifischen Toxinen durch Paramecium-Symbionten und ihre ökologischen Effekte

In dem Projekt wird die Aufnahme und Ausprägung von Bacillus-Toxingenen durch bakterielle Symbionten des 'Pantoffeltieres' Paramecium untersucht. Bestimmte Eiweiße aus Bakterien der Gattung Bacillus sind mit hoher Spezifität toxisch für Larven von Anopheles-Mücken, den Überträgern der Malaria. Die im Vergleich zu chemischen Toxinen ökologisch weitgehend unbedenklichen Bacillus-Toxine werden in Gewässern aber schnell inaktiviert, ihre Anwendung ist daher limitiert. Ein transgenes Paramecium-Symbiosesystem könnte möglicherweise als Toxin-Carrier die Häufigkeit von Anopheles-Larven in Gewässern langfristig reduzieren, da Paramecien zum Nahrungsspektrum von Mückenlarven gehören und weltweit verbreitet sind. Bestimmte Paramecium-Symbionten bilden bereits natürlicherweise ein Eiweißtoxin, das aber statt Mückenlarven andere Paramecien abtötet. Wirkungen entsprechender regulatorischer DNA-Sequenzen der Symbionten auf die Bacillustoxin-Expression sollen untersucht werden. Die ökotoxikologischen Effekte sollen anschließend im Labor untersucht werden. Dazu gehören neben Einflüssen auf Anopheles-Larven als Zielorganismen solche auf die Lebensgemeinschaft, die in dem vorliegenden Fall das Ökosystem Stillgewässer repräsentiert

Pflanzenzüchtungsforschung für die Bioökonomie 2022: Priming für eine verstärkte Abwehr als eine Strategie zur Optimierung der Resistenz und ein mögliches Zuchtziel (PrimedPlant-3), Teilprojekt C

Pflanzenzüchtungsforschung für die Bioökonomie 2022: Priming für eine verstärkte Abwehr als eine Strategie zur Optimierung der Resistenz und ein mögliches Zuchtziel (PrimedPlant-3), Teilprojekt B

Pflanzenzüchtungsforschung für die Bioökonomie 2022: Priming für eine verstärkte Abwehr als eine Strategie zur Optimierung der Resistenz und ein mögliches Zuchtziel (PrimedPlant-3), Teilprojekt A

Schwerpunktprogramm (SPP) 2451: Lebende Materialien mit adaptiven Funktionen, Teilprojekt: 3D-Matrizen zur Immobilisierung und Steuerung funktionalisierter SporoBeads von B. subtilis als strukturierte Protein-präsentierende ELM-Plattform mit adaptiven Funktionen

Genetisch programmierbare Engineered Living Materials/ELM haben mit dem Aufkommen der Ära der Synthetischen Biologie an Dynamik gewonnen. Endosporen von Bacillus subtilis bergen großes Potenzial für ELM, da sie eine zweite Schicht zur Implementierung von Funktionalitäten darstellen, die genetisch programmiert werden können. Unter Nährstoffmangel bildet B. subtilis hochresistente Sporen, die die DNA durch den Zellwandkortex und drei Proteinschichten schützen. Durch die translationale Fusion eines Gens von Interesse mit einem Gen, das ein geeignetes Ankerprotein kodiert, können die Zielproteine immobilisiert werden. Die resultierenden SporoBeads bleiben lange Zeit stabil, können aber nach der Induktion innerhalb von Stunden keimen. Im Rahmen dieses SPP werden wir das SporoBead-Konzept mit dem Bioprinting kombinieren, um funktionalisierte Endosporen in Materalien zu integrieren, die induzierende Faktoren für adaptive Funktionen enthalten. Wir werden Protokolle sowie Polymer- und Kompositmaterialien entwickeln, die eine Kontrolle sowohl der Sporenbildung als auch der Keimung ermöglichen. Anschließend kombinieren wir die auf der Sporenoberfläche präsentierte Aktivität mit einer zweiten, die nach der Keimung exprimiert wird, und erzeugen so zwei Funktionen, die geschaltet werden können. Verschiedene Bioprinting-Technologien (Extrusion, Kern-Mantel und Drop-on-Demand) werden es uns ermöglichen, diese Sporen in mehreren Anordnungen zu positionieren. Beide Partner werden ihre Technologien weiterentwickeln, um eine vielseitige SporoPrinting-Plattform sowie drei verschiedene Demonstratoren zu etablieren: (i) Als Machbarkeitsstudie soll ein ELM dienen, das die Fluoreszenz von Grün auf Rot umschaltet. Es basiert auf einem doppelt fluoreszierend markierten Stamm, der einen Fluorophor auf der Sporenoberfläche trägt und einen zweiten in vegetativen Zellen produziert. Dadurch wird die optische Beobachtung des Übergangs von der Spore zur vegetativen Zelle ermöglicht. Es werden Bioinks geeigneter Zusammensetzung sowie verschiedene Bioprinting-Strategien basierend auf Materialdesign und -morphologie erforscht, um den Übergang zwischen den verschiedenen Entwicklungsstadien zu steuern. Als nächstes werden wir (ii) die SporoPrinting-Plattform durch die Einführung der Streptomyceten erweitern, um Protokolle zu entwickeln, die die Kultivierung zweier verschiedener Gruppen von Organismen in einer genau definierten räumlich-zeitlichen Anordnung ermöglichen. Wir werden einen auf Antibiotika reagierenden Biosensoraufbau entwickeln, der es ermöglicht, potenzielle Streptomycetenproduzenten auf bestimmte Arten von Antibiotika zu untersuchen, basierend auf der spezifischen Induktion von B. subtilis-Biosensoren. Abschließend entwickeln wir (iii) ein ELM mit einem programmierbaren Dunkel-Hell-Muster, das auf einer auf SporoBeads-präsentierten Melanin-produzierenden in Kombination mit einer -entfärbenden Aktivität basiert, die von vegetativen Zellen exprimiert und abgesondert wird.

Sonderforschungsbereich (SFB) 1127: Chemische Mediatoren in komplexen Biosystemen, Teilprojekt B05: Einfluss von Basidiomyceten-Naturstoffen auf Mikroorganismen, die das gleiche Habitat besiedeln

Holzzersetzende Basidiomyceten wie der Hausschwamm Serpula lacrymans oder der Spaltblättling Schizophyllum commune interagieren miteinander sowie mit Bakterien wie Bacillus subtilis in ihrem Lebensraum. Die ausgetauschten Signalmoleküle beeinflussen Abbauraten, aber auch die mikrobielle Gemeinschaft. Mit dieser tripartiten Interaktion wollen wir untersuchen, wie Bakterien das Pilzwachstum beeinflussen (organismische Kommunikation) und wie Signale aufgenommen und intrazellulär verarbeitet werden (intrazelluläre Signaltransduktion). Dieses Verständnis kann im Holzschutz helfen, die Mikrobengemeinschaft gezielt zu beeinflussen.

Die Erforschung des Delta-Endotoxins, ein von Bacillus Thurigiensis gebildetes Insektizid

Das Delta-Endotoxin von Bacillus Thuringiensis ist das einzige bakterielle Insektizid, das als Alternative zu synthetischen Isektiziden bei der Bekaempfung von Lepidopteren und gewissen Dipteren Verwendung findet. Erforscht wird die Art und Weise der Wirkung des Delta-Endotoxins. Wie das Toxin an die Zellen des Darmepithels, die den Angriffspunkt darstellen, bindet, welche Rezeptoren dabei benutzt werden und wie schliesslich die Zerstoerung der Zellen ablaeuft, ist die zentrale Fragestellung. Untersucht werden auch die Gruende, weshalb sich die Toxine verschiedener Bacillus Thuringiensis Varietaeten in ihrer Aktivitaet und in ihrem Wirtsspektrum unterscheiden.

Bakterielles Gift: Große Lebensmittelhersteller rufen Babynahrung aus dem Handel

Mit Danone und Nestlé rufen zwei große Lebensmittelhersteller große Mengen an Babynahrung deutschlandweit öffentlich aus dem Handel. Grund: Diese Produkte können ein bakterielles Gift (Toxin) enthalten, das Säuglinge krankmachen kann. Cereulid, das durch den Mikroorganismus Bacillus Cereus produziert wird, kann Übelkeit und Erbrechen hervorrufen. In seltenen Fällen drohen auch schwere lebensbedrohliche Vergiftungen. Eltern, die eines oder mehrere der betroffenen Produkte gekauft haben, werden von den Herstellern gebeten, ihre Kinder nicht mehr damit zu füttern. Weitere Informationen zum Rückruf von Danone und zum Rückruf von Nestlé gibt es auf lebensmittelwarnung.de Dort finden Sie auch die aktualisierte Liste der von Nestlé zurückgerufenen Produkte .

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