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Die systemisch erworbene Resistenz bei Pflanzen - ein - omics Ansatz zur Pathogenantwort

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.

Teilprojekt P01: Erfassung des Schadstoffumsatzes in Fließgewässern unter Einsatz von Target und Non-Target Analytik sowie Biotestverfahren

Das Projekt "Teilprojekt P01: Erfassung des Schadstoffumsatzes in Fließgewässern unter Einsatz von Target und Non-Target Analytik sowie Biotestverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Fachbereich Chemikalien in der Umwelt, Department Zelltoxikologie durchgeführt. Oberflächengewässer sammeln die Wasser- und Stoffflüsse eines Einzugsgebiets. Flüsse liefern daher ein räumlich und zeitlich integriertes chemisches Signal einer Landschaft. Ziel des Projekts ist es, den Einfluss physikalisch-chemischer und biologischer Prozesse auf Transport und Umsetzungsprozesse von Schadstoffen im Gewässer besser zu verstehen. Mittels Lagrange'scher Beprobung in Kombination mit neuen analytischen und bioanalytischen Methoden werden Frachten und Abbaupotentiale bekannter und bisher nicht detektierter Mikroschadstoffe und deren Transformationsprodukte quantifiziert. Mit Hilfe eines neuen Masse/Effekt-Bilanzierungsmodell lassen sich wesentliche Faktoren bezüglich biologischer Wirkung und Umsetzungsprozesse identifizieren und beschreiben.

Schwerpunktprogramm SFB 924: Molekulare Mechanismen der Ertragsbildung und Ertragssicherung bei Pflanzen - Teilprojekt B06: Systemische Immunität in Arabidopsis und Gerste - Aufgliederung von Unterschieden und Ähnlichkeiten

Das Projekt "Schwerpunktprogramm SFB 924: Molekulare Mechanismen der Ertragsbildung und Ertragssicherung bei Pflanzen - Teilprojekt B06: Systemische Immunität in Arabidopsis und Gerste - Aufgliederung von Unterschieden und Ähnlichkeiten" 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.

Die Wirkung von Umweltstress auf Zellwandreaktionen Hoeherer Pflanzen: Schwermetalltoxizitaet und Salinitaet

Das Projekt "Die Wirkung von Umweltstress auf Zellwandreaktionen Hoeherer Pflanzen: Schwermetalltoxizitaet und Salinitaet" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Lehrstuhl für Stoffwechselphysiologie und Biochemie der Pflanzen durchgeführt. Der Extrazellularraum (Apoplast) der hoeheren Pflanze ist fuer das Wachstum und die Anpassung an Umweltbedingungen von zentraler Bedeutung. Stressoren wie Schwermetalle, erhoehter Salzgehalt des Bodens oder Luftschadstoffe fuehren zu Stoerungen in der Biochemie des Apoplasten und induzieren Anpassungsreaktionen, die wiederum das Wachstum hemmen oder unter den Stressbedingungen foerdern koennen. Die bisherigen Untersuchungen zeigen, dass die verschiedenen Umweltstressoren im Apoplasten aehnliche Reaktionen induzieren, die molekularbiologisch und biochemisch detailliert untersucht werden muessen, um das Wachstum und Ueberleben von Pflanzen unter Stressbedingungen zu verstehen.

Teilprojekt P04: Biogeochemie von Talauen - Redoxpufferung und Schadstoffverhalten in staunassen Sedimenten

Das Projekt "Teilprojekt P04: Biogeochemie von Talauen - Redoxpufferung und Schadstoffverhalten in staunassen Sedimenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.V., Institut für Grundwasserökologie durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines quantitativen Verständnisses der dynamischen biogeochemischen Prozesse in Auesedimenten, um zu einer prozessbasierten Abschätzung der Umsetzungsprozesse redox-sensitiver Spezies wie Stickstoff und Schwefel und von Herbiziden wie Glyphosat und MCPA zu gelangen. Untersuchungskampagnen (Bohrungen) unter unterschiedlichen Randbedingungen (Hochwasser, Trockenheit, Wiederbefeuchtung) in Kombination mit zielgerichteten Laborexperimenten sollen aufzeigen, wie hydrologische Faktoren, die im Hinblick auf die Umsetzung von Schadstoffen relevanten biogeochemischen Prozesse steuern.

Untersuchungen von Methanoxidationsleistungen von Deponieabdeckungen im Labormaßstab

Das Projekt "Untersuchungen von Methanoxidationsleistungen von Deponieabdeckungen im Labormaßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Fachbereich 10 Bauwesen, Fachgebiet Abfallwirtschaft durchgeführt.

Biochemische Anpassung der Pflanzen, insbesondere des Photosyntheseapparates an die Wirkung von Pestiziden auf photosynthetische Reaktionen

Das Projekt "Biochemische Anpassung der Pflanzen, insbesondere des Photosyntheseapparates an die Wirkung von Pestiziden auf photosynthetische Reaktionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Allgemeine Botanik, Abteilung Stoffwechselphysiologie und Ökologische Physiologie durchgeführt. Der Photosyntheseapparat besitzt bei vielen Pflanzen eine grosse modifikativische Plastizitaet, welche eine kurzfristige Akklimatisation an wechselnde Umweltbedingungen gestattet. Es kommt zu einer Vielzahl von oekologischen Abwandlungen der Blaetter als photosynthetisches System. Solche Anpassungen lassen sich auch bei einzelligen Algen beobachten und in vereinfachten Systemen bearbeiten. Unsere Untersuchungen der letzten Jahre zeigen, dass es sich bei den Anpassungen an unterschiedliche Lichtbedingungen um komplexe, ausbalancierte Veraenderungen vieler struktureller und enzymatischer Komponenten handelt. Hierzu gehoeren vor allem Veraenderungen der Blatt- und Zellanatomie der Enzym- und Redoxsysteme, der Pigmentverhaeltnisse sowie die Thylakoidstruktur der Chloroplasten. Es laesst sich zeigen, dass solche Reaktionen auch durch Pestizide (Kinetik, Essigsaeure, Vanadium, Eisen) induzierbar sind. Im einzelnen wurden folgende Komponenten des Photosyntheseapparates untersucht: Pigmente, Cytochrome, P-700, Chlorophyll-Protein Komplexe, Enzyme des Calcincyclus und des Stickstoffwechsels.

Reaktionstechnik enzymatisch katalysierter Reaktionen

Das Projekt "Reaktionstechnik enzymatisch katalysierter Reaktionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kernforschungsanlage Jülich GmbH, Institut für Biotechnologie 3 durchgeführt. Durch Verknuepfung von biochemischem, mikrobiologischem, verfahrenstechnischem und reaktionstechnischem Know-how sollen verallgemeinerungsfaehige Aussagen fuer den praktischen Einsatz wiederverwendbarer Biokatalysatoren gewonnen werden. Dazu werden die Methoden der chemischen Reaktionstechnik insbesondere auf isolierte Enzyme angewendet und fuer die spezifischen Beduerfnisse der Biokatalyse weiterentwickelt. Der Umweltbezug des Vorhabens ergibt sich durch die Vermeidung von Abwaerme oder Abfallstoffen aufgrund der 'physiologischen' Reaktionsbedingungen fuer Biokatalysatoren und aufgrund der hohen Selektivitaet.

Proteomanalytische Untersuchung der Expansin-vermittelten Wachstumsdepression zweier unterschiedlich salzresistenter Maishybriden

Das Projekt "Proteomanalytische Untersuchung der Expansin-vermittelten Wachstumsdepression zweier unterschiedlich salzresistenter Maishybriden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Institut für Biologie I, Abteilung Allgemeine und Angewandte Botanik durchgeführt. Bodensalinität hat einen gravierenden Einfluss auf den Ernährungszustand und das Wachstum von Kulturpflanzen. Salzstress vermindert das Wachstum von Kulturpflanzen. Voruntersuchungen haben gezeigt, dass Salzstress bei Mais zu einer Alkalisierung des Apoplasten führt. Expansine sind apoplastische Proteine die für die Extensibilität der Zellwand und deren Wachstum verantwortlich sind. Sie haben ein saures pH-Optimum. Erste proteomanalytische Voruntersuchungen haben auch gezeigt, dass Expansine unter Salzstress vermindert werden und dass sie damit vermutlich wesentlich zur Wachstumsreduktion beitragen. Im vorliegenden Projekt soll die Regulation einzelner Expansin-Isoformen auf Transkriptebene sowie proteomanalytisch untersucht werden. Ein Expansinantikörper mit dessen Hilfe die Regulation einzelner Isoformen quantitativ in (2D-)Western-Blots sowie histologisch nachgewiesen werden kann, soll zum Einsatz kommen. Dazu sollen Kurzzeit- und Langzeit-Salzstress in verschiedenen Segmenten von Maisblättern untersucht werden. Weiterhin sollen das unterschiedliche Anpassungsvermögen mittels sensitiver und resistenter Maishybriden untersucht werden. Des Weiteren könnten Expansin-Isoformen auch durch posttranslationale Modifikationen reguliert werden. Im geplanten Projekt sollen daher Proteinphosphorylierungen an apoplastischen Proteinen untersucht werden. Optional soll im letzten Zeitraum des Antrags anhand eines revers-genetischen Ansatzes weiterhin eine Expansin-Isoform in Mais überexprimiert werden, um zu überprüfen, in wieweit diese Isoform zum verbesserten Wachstum unter Salinität beiträgt. Die Ergebnisse des Projekts werden maßgeblich zur Aufklärung des Beitrags der Expansine zur Wachstumsregulation von Mais unter Salzstress beitragen.

Untersuchung neuer, polarer Lipidsingale in Plankton Interaktionen

Das Projekt "Untersuchung neuer, polarer Lipidsingale in Plankton Interaktionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Etwa die Hälfte der weltweiten Primärproduktion erfolgt durch Phytoplankton und dessen Jäger-Beute-Interaktionen mit Zooplankton bilden die Grundlage der gesamten ozeanischen Nahrungskette. Die chemischen Signale, die diese Interaktionen vermitteln, sind bisher größtenteils unbekannt. Vor kurzem konnte die Arbeitsgruppe von Erik Selander erstmals eine Gruppe solcher chemischer Signale identifizieren, die Copepodamide. Copepodamide spielen eine entscheidende Rolle in der Interaktion von Ruderfußkebsen (Copepoda) als marine, zooplanktonische Räuber mit verschiedenen Phytoplanktonspezies, wie der Gattung Alexandrium, welche an der Entstehung der schädlichen Algenblüte beteiligt ist. Die vollständige Funktion von Copepodamiden und deren Wahrnehmung durch Phytoplankton ist jedoch noch weitestgehend unbekannt. Das geplante Forschungsprojekt konzentriert sich auf zwei Hauptziele. Das erste Ziel ist die Identifizierung weiterer, neuer Copepodamide und die Untersuchung spezifischer Copepodamidmuster in verschieden Copepodspezies. Für diesen Zweck ist die Anwendung eines breiten Spektrums chemischer Separations- und Detektionstechniken geplant. Das gastgebende Institut besitzt dazu eine einmalige Kombination aus Ausrüstung, Ausstattung und Wissen um dieses Projekt zu unterstützen und ermöglicht ein tiefgreifendes Training in chemischer Ökologie und NMR-Techniken. Das zweite Ziel ist die Identifikation von Copepodamid-Rezeptorproteinen in den Phytoplanktonspezies Alexandrium tamarense und Skeletonema marioni. Dazu soll zum einen in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Julia Kubanek (Georgia Tech, Atlanta, USA) eine Kombination aus zell-basierten Assays und Elektrophysiologie angewendet werden. Um diese Methoden zu erlernen, ist ein Besuch der Arbeitsgruppe von Julia Kubanek vorgesehen. Des Weiteren sollen Phagen-Display und Protein-Affinitäts-Chromatografie angewendet werden, um die Copepodamid-Rezeptorproteine sowie deren genomische Sequenz zu identifizieren.Die Jäger-Beute-Interaktionen zwischen Zooplankton und Phytoplankton sind von entscheidender Bedeutung für das ökologische Gleichgewicht der Ozeane. Vornehmlich werden diese Interaktionen durch chemische Signale reguliert. Die Identifizierung dieser Signale sowie der entsprechenden Rezeptoren liefert einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis planktonischer Interaktionen. Zudem hat das geplante Forschungsprojekt das Potential als ein Meilenstein bei der Entschlüsselung der einflussreichen, bisher jedoch unbekannter, chemischer Sprache der Ozeane zu dienen.

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