Development of insecticide resistance in insect pest species is one of the main threats of agriculture nowadays. The cotton bollworm, Helicoverpa armigera, is the noctuid species possessing by far the most reported cases of insecticide resistance worldwide, correlated with one of the widest geographical distributions of any agricultural pest species. This turns H. armigera into an adequate model to study resistance mechanisms in detail. The main mechanisms underlying insecticide resistance are target side insensitivity and metabolism, mainly due to carboxylesterases and cytochrome P450 monooxygenases. Just recently, the resistance mechanism of an Australian H. armigera strain toward the pyrethroid fenvalerate was ascribed to a single P450, CYP337B3. CYP337B3 is a naturally-occurring chimera between CYP337B2 and CYP337B1 evolved by an unequal crossing-over event. This enzyme had acquired new and exclusive substrate specificities resulting in the detoxification of fenvalerate. This is the first known case of recombination as an additional genetic mechanism, besides over-expression and point mutation, leading to insecticide resistance. Therefore, CYP337B1, CYP337B2, and CYP337B3 are ideal candidates for studying structure-function relationships in P450s. The project aims to characterize amino acids that are crucial for the activity of CYP337B3 toward detoxification of fenvalerate. Additionally, cross-resistance conferred by CYP337B3 enables the determination of common structural moieties of pyrethroids favoring detoxification by CYP337B3 and those leading to resistance breaking. Pyrethroids with identified resistance breaking moieties could be used to control even pyrethroid-resistant populations of H. armigera. Another advantage of this system is the conferment of insecticide resistance by CYP337B3 that is not restricted to Australia but seems to be a more common mechanism as recently revealed by the finding of the chimeric P450 in a cypermethrin-resistant Pakistani strain. To shed light on the contribution of CYP337B3 to pyrethroid resistance of H. armigera and even closely related species worldwide, field populations from different countries will be screened by PCR for the presence of CYP337B3 and its parental genes. If applicable, the allele frequency of CYP337B3 will be determined being a convenient method to conclude the resistance level of the tested populations. Finally, the project will result in advising farmers on the control of populations of H. armigera and related species possessing CYP337B3. This will even become more important due to the climate change allowing H. armigera to spread northward including central Europe, where H. armigera is not yet able to survive wintertime.
Vor dem Hintergrund anhaltend hoher Stickstoffeinträge sollen die derzeit angewandten Grenzwerte für Critical Limits für Stickstoff in Wäldern, die bisher lediglich auf Experteneinschätzungen beruhen, überprüft werden. Neben der Erhebung einer objektiven Datenbasis zur Ableitung von Critical N Limits ziel das Projekt darauf ab, die Grenzwerte für kritische N-Einträge stärker als bisher zwischen den unterschiedlichen Waldgesellschaften und FFH-Lebensraumtypen zu differenzieren. Hierfür sind zeitgleiche Erhebungen von Vegetationsdaten und Standorts- bzw. Bodenkennwerten sowie der Stickstoffdeposition in ausgewählten (stickstoffsensitiven) Waldgesellschaften Baden-Württembergs entlang eines Stickstoffdepositionsgradienten geplant. Das Kriterium zur Bewertung der Stickstoffsensitivität der verschiedenen Waldgesellschaften ergibt sich aus dem Vergleich zwischen Stickstoffverfügbarkeit und Erhaltungszustand der FFH-Lebensraumtypen. Letzterer wird durch den Anteil nicht zum Grundbestand der FFH-Lebensraumtypen gehörigen nitrophilen Pflanzen definiert.
In dem Teilprojekt wird die Auswirkung der auch in anderen Teilprojekten untersuchten Herbizide Metazachlor und Fluvenacet auf wurzelnde und frei schwebende Makrophyten stehender Gewässer unter kontrollierten Bedingungen im Versuch dokumentiert und in Kleingewässern überprüft. Im Rahmen des Arbeitspaketes wird der Einfluss von Herbizidanwendungen auf Makrophyten dokumentiert, indem Vegetationsaufnahmen der Makrophyten vor und nach der Pflanzenschutzmittelanwendung angefertigt werden. Der Schwerpunkt des Teilprojekts liegt in der Entwicklung eines Indikatorsystems für Pflanzenschutzmittelbelastungen in Fließ- und Kleingewässern. Hierfür findet zunächst eine Auswertung landesweit erhobener Daten zur Makrophytenbesiedlung schleswig-holsteinischer Fließgewässer statt, um potentiell durch Herbizide beeinflusste Standorte und deren Artenzusammensetzung zu identifizieren. Als Ergänzung werden behördlich registrierte Verstöße gegen die Ausbringung von Herbiziden zusammengestellt und eine anlassbezogene Kartierung der Makrophytenbestände vor und nach der Einleitungsstelle vorgenommen. Dabei werden sowohl aktuelle Meldungen als auch Verstöße der letzten 2 Jahre ausgewertet. Des weiteren werden Laborexperimente zur unterschiedlichen Wirkung von Pflanzenschutzmitteln in stehenden Gewässern durchgeführt. Hierbei kommen zwei Pflanzenschutzmittel in fünf Parallelen zum Einsatz, die an wurzelnden und frei schwebenden Wasserpflanzenarten durchgeführt werden. Versuchsbecken mit unterschiedlichen Konzentrationen werden mit einer Kontrollvariante ohne Pflanzenschutzmittel verglichen. In einem weiteren Versuch werden verschiedene Wasserpflanzenarten in Sedimente aus einem belasteten und einem unbelasteten Kleingewässer gepflanzt und deren Entwicklung in mehreren Parallelen dokumentiert.
Meeresmüll ist ein globales Problem: Plastik im Meer wird aufgrund seiner niedrigen Abbaurate als besonders problematisch angesehen. In Europa besteht etwa 70-80 % des Meeresmülls aus Plastik. Insbesondere kleine Plastikpartikel, sogenanntes Mikroplastik (kleiner als 5 mm), werden aus ökologischer Sicht als bedenklich angesehen, da sie von vielen marinen Organismen aufgenommen werden, sich in der Nahrungskette anreichern und Schädigungen sowie eine erhöhte Schadstoffbelastung verursachen können. PlasM untersucht die Frage, in welchem Umfang Plastikmüll von Meeresfischen in Nord- und Ostsee aufgenommen wird und ob Plastik bzw. Mikroplastik nachteilige Auswirkungen auf die Fischgesundheit hat. Das Ziel ist es, das Risiko durch Plastik in der Meeresumwelt für Fische besser bewerten zu können. Das Projekt umfasst analytische Arbeiten zu Extraktion und Bestimmung von Mikroplastik in Fischen, die Untersuchung von Fischarten aus Nord- und Ostsee auf Plastik sowie einer Wirkungsstudie mit Expositionsexperimenten, um die im Freiland gefundenen Mengen an Mikroplastik bewerten zu können. Diese Untersuchungen sind im Zusammenhang mit der Umweltbewertung gemäß der europäischen Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie zu sehen. Im Einzelnen werden die folgenden Fragen bearbeitet: - Welche Fischarten und geografische Regionen sind besonders betroffen? - Gibt es Unterschiede zwischen verschiedenen Lebensstadien der Fische? - Welche Plastikarten und -größen dominieren? - Welche Rolle spielen Plastikpartikel am Meeresgrund und an der Meeresoberfläche? - Wirken sich aufgenommene Plastikpartikel auf den Gesundheitszustand von Wildfischen aus? - Wie wirken sich aufgenommene Plastikpartikel im Experiment auf Fische aus? - Besteht ein Risiko durch Plastik-assoziierte Schadstoffe? - Welches sind die geeignetsten Methoden zur Extraktion von Plastikpartikeln aus Fischen? - Welches sind die effizientesten Methoden zum Nachweis und zur Charakterisierung von Plastikpartikeln im Rahmen der Meeresüberwachung?.
Ziel des Projektes ist es, Kenntnisse zur mikrobiellen Diversität im natürlichen Tongestein durch direkte molekular-biologische Methoden zu erhalten und den Einfluss identifizierter dominierender Bakterienpopulationen, nach Kultivierung entsprechender Isolate auf das geochemische Verhalten der Actiniden (Uran. Plutonium, Curium) in diesem Tongestein zu untersuchen. Die Wechselwirkungsprozesse der ausgewählten Actinide mit Äspö-relevanten Biofilmen sollen aufgeklart werden. Es werden Aussagen erstens zur Biodiversität den dominierenden bakteriellen Populationen. und zweitens zu deren Wechselwirkungsprozessen mit den ausgewählten Actiniden erwartet. Innerhalb dieses Vorhabens soll das vorhandene biologische Know-how mit dem geochemischen Know-how zusammengeführt werden, um es effektiv hinsichtlich der Endlagerforschung zu nutzen. Teilziel 1 des Vorhabens ist die direkte Untersuchung mikrobieller Diversität in Opalinus-Ton- und Porenwasserproben. Teilziel 2 ist die Kultivierung Opalinus-Ton spezifischer Bakterien. Teilziel 3 umfasst die Charakterisierung der Wechselwirkungen ausgewählter Bakterien-Tonisolate mit Actiniden. Teilziel 4 beschäftigt sich mit der Untersuchung zu Wechselwirkungen von Biofilmen Äspö-relevanter Bakterien mit ausgewählten Actiniden.