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Teil 2

Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von UFZ-Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle GmbH durchgeführt. Mineraloelschaeden stehen in der Haeufigkeit bei Altlasten und Kontaminationen an erster Stelle. Mit dem Abzug der ehem. Sowjetischen Streitkraefte steht als Aufgabe die Sanierung der geraeumten Standorte. Mineraloelschaeden gewinnen damit eine neue Dimension. Obwohl viele Firmen mikrobielle Sanierungsverfahren fuer mineraloelkontaminierte Boeden anbieten, bleiben dennoch viele Fragen offen. Nach anfaenglich gutem bis befriedigendem Abbau von Kohlenwasserstoffen verlangsamt sich der Prozess und stagniert schliesslich bei Restkonzentrationen zwischen 10 und 30 v.H. des Ausgangswertes. Ueber die Ursachen dieser Abbaugrenze ist bisher wenig bekannt, dazu sollen im Rahmen des Projektes systematische Untersuchungen durchgefuehrt werden. Hauptziele des Vorhabens sind die Bestimmung der Dekontaminationsleistung der autochthonen Mikrobenflora sowie ausgewaehlter Mischkulturen und Spezialisten fuer die nach technischer Sanierung verbleibenden Mineraloelkohlenwasserstoffe, die Aufklaerung der Ursachen fuer die Stagnation des mikrobiellen Abbaus, Untersuchungen zum Einfluss der Matrix 'Boden' und Versuche zur Minimierung der Restkonzentration.

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie durchgeführt. Auf der Basis von molekularen Markern soll ein einfaches Testsystem entwickelt werden, dass Tomatenproduzenten hilft, die Qualität ihrer Erzeugnisse frühzeitig bestimmen zu können. Der Assay soll in einer schnellen Vor-Ort Identifizierung die für eine verbesserte Tomatenqualität ausschlaggebenden genetischen Faktoren anzeigen. Hierbei soll insbesondere der positive Effekt der Inokulation mit arbuskulären Mykorrhizapilzen (AMP) auf die Produktion qualitativ hochwertiger Tomaten ausgenutzt werden. Mittels vergleichender Transkriptome-Analyse sollen genetische Marker gefunden und in unabhängigen Versuchen validiert werden. Bestätigte Marker werden genutzt, um den Test auf Basis von RNA-DNA-Hybridisierung mit anschließender Farbreaktion zu entwickeln. Der Test wird quantitative Daten zur Einschätzung der Tomatenqualität ermöglichen und anzeigen, wie der Einsatz von AMP die Fruchtqualität verbessert. - Identifizierung und Validierung von Kandidatengenen: Über die Kombination von Metaboliten- und Transkript-Profiling werden Gene identifiziert, deren Expression in den Früchten durch die AMP erhöht wurde und die mit der Verbesserung des Geschmacks korrelieren. Mittels funktioneller Studien wird überprüft, inwieweit die selektierten (Text gekürzt)

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum - Rheinpfalz durchgeführt. Bei Radies treten seit einigen Jahren insbesondere nach Witterungsextremen mit starken Niederschlägen Schäden durch phytopathogene Bakterien aus der Gruppe der Pseudomonaden auf. Es wird vermutet, dass die Erreger auch über das Saatgut verbreitet werden können. Die Resistenzzüchtung wird als einzige Möglichkeit zur Kontrolle dieser Bakteriosen angesehen. Im derzeitigen Radiessortiment sind keine Resistenzen gegen Pseudomonaden bekannt. Mit der Entwicklung eines Resistenztests wird die Grundlage für die Züchtung resistenter Sorten geschaffen. Daneben soll ein Testverfahren für Saatgutbefall entwickelt werden. In einem Zeitraum von 3 Jahren wird ein Verfahren entwickelt, mit dem die Wirtspflanzenreaktion an abgeschnittenen Pflanzenteilen überprüft werden soll. So kann einerseits die Widerstandsfähigkeit adäquat beurteilt werden, andererseits bleibt aber die Vitalität der getesteten Individuen unbeeinträchtigt. Zur Überprüfung der im Testsystem bei künstlicher Inokulation gewonnenen Ergebnisse soll ein ausgewähltes Sortiment an Sorten/Linien im Freiland unter natürlichen Infektionsbedingungen getestet werden. Anschließend erfolgt die Implementierung der Testmethodik in den Zuchtbetrieben. Parallel dazu wird eine Testmethodik zum Saatgutnachweis entwickelt und in den Zuchtbetrieben implementiert.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Pflanzenschutz im Ackerbau und Grünland durchgeführt. Qualitätsmängel der Kartoffel infolge eines Befalls mit Rhizoctonia solani gehören zu den häufigsten Ursachen für eine Ablehnung von Produktionschargen durch den Handel und die Verarbeitungsindustrie. Die unzureichende Wirksamkeit von verfügbaren Bekämpfungsmaßnahmen erfordert die Entwicklung neuer Strategien. Der Anbau von resistenten Sorten ist eine wirksame Bekämpfungsmaßnahme, doch gibt es keine Informationen zur Resistenz gegen R. solani in marktfähigen Sorten/Genpool, da dieses Merkmal in der Züchtung aufgrund fehlender Testverfahren nur indirekt berücksichtigt wurde. Hauptziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Resistenzprüfmethode, deren Bereitstellung der Züchtung erstmals erlaubt, das Resistenzpotential in marktfähigen Sorten bzw. im Genpool der Kartoffel gegenüber R. solani zu prüfen. Dazu sollen Merkmale der Kartoffel aufgefunden werden, die mit dem Merkmal Resistenz im Feld korrelieren und so ein Screening von Sorten auf Rhizoctonia-Resistenz in kurzer Zeit erlauben, um dieses Merkmal in zukünftige Züchtungsprogramme aufzunehmen. Angestrebt wird auch die Prüfung einer nicht chemischen Bekämpfungsmethode. Erarbeitet wird eine Applikationsstrategie für den Antagonisten Trichoderma artroviride zur Unterdrückung des Inokulums von R. solani im Feld. Geprüft wird auch, ob durch Behandlung der Knollen mit dem Antagonisten nach der Ernte der Entwicklung von Sklerotien im Lager entgegen gewirkt werden kann, um das Primärinfektionspotential zu reduzieren.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Angewandte Mikrobiologie, Professur für Allgemeine und Bodenmikrobiologie durchgeführt. Wheat and barley production will be optimized under low energy input in organic farming at two experimental field stations of University Giessen and University Hohenheim. Effects of root densities (row distance), two nutrients fertilization regimes and seed inoculation of the plant growth promoting bacterium Hartmannibacter diazotrophicus will be analyzed in wheat as an important winter crop and in the summer crop barley. Quality parameters of produced grains differ for the two crops. For baking wheat protein quality and quantity is important while for malting barley high starch content is required. These parameter of the grains will be related to their root system and rhizosphere microbiome under the different treatments. The seed, root and rhizosphere bacterial and fungal microbiome will be analysed and it is expected to be specific for the two crop plants and less affected by the two soil types and locations. We aim to analyze the implication of root competition, nutrient limitation and seed inoculation on the microbiome under field conditions. Root competition will be analyzed using two different row distances under a low and optimal nitrogen fertilization regime. The plant root system might further profit from the inoculum and benefits would be derived from a more efficient root system that could capture N from fertiliser-soil sources more effectively, as well as more efficient N cycling might occur. Root architecture and biomass will be linked to microbiome analysis and grain quality and quantity. Before seeding and after harvest soil samples are analyzed for parameter estimating the sustainability of crop production. Such parameter include bacterial and fungal diversity, microbial respiration rate, soil N concentrations, protease and nitrification activity, phosphate concentration and phosphatase activity. Our results will be used for identification of optimal parameter for sustainable wheat and barley production and will lead to a bioeconomic evaluation.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Kulturpflanzenwissenschaften (340), Fachgebiet Qualität pflanzlicher Erzeugnisse (340e) durchgeführt. Wheat and barley production will be optimized under low energy input in organic farming at two experimental field stations of University Giessen and University Hohenheim. Effects of root densities (row distance), two nutrients fertilization regimes and seed inoculation of the plant growth promoting bacterium Hartmannibacter diazotrophicus will be analyzed in wheat as an important winter crop and in the summer crop barley. Quality parameters of produced grains differ for the two crops. For baking wheat protein quality and quantity is important while for malting barley high starch content is required. These parameter of the grains will be related to their root system and rhizosphere microbiome under the different treatments. The seed, root and rhizosphere bacterial and fungal microbiome will be analysed and it is expected to be specific for the two crop plants and less affected by the two soil types and locations. We aim to analyze the implication of root competition, nutrient limitation and seed inoculation on the microbiome under field conditions. Root competition will be analyzed using two different row distances under a low and optimal nitrogen fertilization regime. The plant root system might further profit from the inoculum and benefits would be derived from a more efficient root system that could capture N from fertiliser-soil sources more effectively, as well as more efficient N cycling might occur. Root architecture and biomass will be linked to microbiome analysis and grain quality and quantity. Before seeding and after harvest soil samples are analyzed for parameter estimating the sustainability of crop production. Such parameter include bacterial and fungal diversity, microbial respiration rate, soil N concentrations, protease and nitrification activity, phosphate concentration and phosphatase activity. Our results will be used for identification of optimal parameter for sustainable wheat and barley production and will lead to a bioeconomic evaluation.

SP 2.3 Decision support systems for weed management in North China Plain production systems

Das Projekt "SP 2.3 Decision support systems for weed management in North China Plain production systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Tropische Agrarwissenschaften (Hans-Ruthenberg-Institut) (490), Fachgebiet Agrarökologie der Tropen und Substropen (490f) durchgeführt. Wide applications in Europe show that weed management strategies can be considerably improved when computerized expert systems, decision models and population-dynamic models are applied. If these management systems are transferred and adapted to the specific production systems of the North China Plain, herbicide use can be significantly reduced and the evolution of persistent weed populations in the major arable crops can be avoided. The main objective of this subproject will be to create efficacy-based models analyzing herbicide performance in major crops and to create population-based models for herbicide use analyzing the yield losses caused by weed competition. For these models it is necessary to determine the sensitivity of major weed species to herbicides and to explore the potential of reduced dose rates for herbicide use. Furthermore it is necessary to investigate weed management practices combining preventive (timing of seeding, crop rotation and tillage) and direct methods (chemical and physical methods) of weed control. For population dynamic models it is necessary to determine long-term economic weed threshold estimating the changes in the soil seed bank. Finally both models will be combined in a decision support system for weed control in North China Plain Production Systems. The applicability of this decision support system will be tested in field experiments.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Landessaatzuchtanstalt (720) durchgeführt. Ährenfusariosen führen bei Weizen zu erheblichen Ertragseinbußen und zur Bildung von Mykotoxinen. Mit genomischen Techniken soll es gelingen, molekulare Marker zu finden und in Feldversuchen zu evaluieren, die erhöhte Pilzresistenz bedingen. Entsprechend der unterschiedlichen Methodik ist das Projekt in drei Module gegliedert, die jeweils von spezialisierten Arbeitsgruppen umgesetzt werden. Ziele von Modul 2 sind die Aufklärung von Nebenwirkungen hoch wirksamer exotischer Resistenzen auf die agronomischen Eigenschaften von deutschem Weizen sowie auf die genetische Zusammensetzung der Fusarium-Populationen, die Verringerung des einzulagernden Genomsegments durch molekulare Marker, und die Sicherung des langfristigen Selektionserfolges durch Erschließung neuer Resistenzquellen. Die exotischen QTL werden mit Markern in Elitematerial eingelagert, näher charakterisiert und ihre Segmentlänge möglichst verkürzt. Hinzu kommen mehrortige und mehrjährige Feldversuche mit künstlicher Inokulation von Fusarium culmorum und F.graminearum. Die im Projekt erarbeiteten Ergebnisse und Strategien werden publiziert und den interessierten Züchtern zugänglich gemacht.

A2: Root and mycorrhizal responses to nutrient additions in a tropical mountain forest and in pastures after forest conversion

Das Projekt "A2: Root and mycorrhizal responses to nutrient additions in a tropical mountain forest and in pastures after forest conversion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität (FU) Berlin, Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Ökologie der Pflanzen durchgeführt. The goal of this project is to enhance the comparatively poor knowledge about arbuscular mycorrhizas (AM) and roots in tropical mountain forest systems in general, and in particular to integrate mycorrhizal responses into ongoing nutrient manipulations (NUMEX in the forest and FERFAST in the pasture) of the Research Unit. Within this framework, we ask questions about the abundance of AM fungi in roots and in the soil (extraradical hyphae), hypothesizing that even low levels of fertilization will cause decreased mycorrhizal fungal abundance. We also hypothesize that there are tradeoffs between extraradical AM hyphal abundance and fine roots, two structures with partially overlapping functions. Using molecular ecology tools (pyrosequencing and terminal restriction fragment length polymorphism analysis) we test for differences in AM fungal assemblages in the soil in response to nutrient manipulations and along an elevation gradient. Integrating both potential abundance and assemblage composition changes of AM fungi, we finally ask the pivotal question if fertilization can favor the occurrence of less mutualistic AM fungal assemblages. This will be accomplished using a greenhouse inoculation approach. One of the mycorrhizal functions examined will be plant growth, but we will also examine the ecosystem process of soil aggregation.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Terrestrische Mikrobiologie durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung eines neuen Paenibacillus polymyxa Chassis Organismus für den Einsatz in Bioraffinerien. Basierend auf einem bereits bestehenden, maßgeschneiderten CRISPRCas9 System erfolgt die Weiterentwicklung zu einem robusten Produktionsstamm welcher zielgerichtet auf die Verwertung von nachwachsenden Rohstoffen angepasst wird. Ausgehend von der Fähigkeit zur Verstoffwechselung einer Vielzahl an Substraten zusammen mit der direkten Verwertung von Lignin und einer grundlegenden Toleranz gegen inhibitorische Stoffe aus der Biomassevorbehandlung sowie der Produktion von antimikrobiellen Stoffen eignet sich die Klasse der Paenibacillen bestens für dieses Vorhaben. In PolyMore erfolgt die Zusammenführung der besten Eigenschaften der verschiedenen Paenibacilli in einem Stamm um einen potenten und robusten Produktionsstamm bereitzustellen. Mittels systembiologischer Ansätze erfolgt eine umfassende Charakterisierung, welche die weitere Optimierung vorgibt. Für die Optimierung des Stammes erfolgt eine Genomreduzierung mit gleichzeitigem Einbau von CRISPRpads an den Deletionsstellen, was z.B. eine multiple Integration heterologer DNA Fragmente in das reduzierte Genom erlaubt. Hierfür kommt eine automatisierte Klonierungsplattform zum Einsatz, welche die Arbeiten massiv beschleunigen. Anhand der ausgewählten Beispielprodukte; Exopolysaccharide und 2,3-Butandiol sowie dessen Folgeprodukte Methyl Ethyl Keton und 2-Butanol erfolgt der Nachweis für das Potential dieses neuen Produktionsorganismus. Darüber hinaus erfolgt die Entwicklung neuer Prozessschemen, indem die Sporen von P. polymyxa mit Enzymen dekoriert werden, welche z.B. inhibitorische Stoffe der Biomassevorbehandlung abbauen. Somit erfolgt die Inokulation nicht mit lebenden Zellen, sondern enzymatisch aktiven Sporen, welche durch ihr auskeimen den Prozessstart festlegen. Am Ende des Prozesses können die durch Produktinhibierung gebildeten Sporen als neues Inokulum verwendet werden.

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