Products used for plant protection or as biocides often contain more than one active substance together with numerous formulation additives. The environmental risk assessment for such commercial mixtures applies as default the concept of concentration addition. There is remaining regulatory concern, however, that underestimation of risks can occur if components in the mixture interact synergistically, i.e., elicit effects greater than those predicted by concentration addition. While cases of true synergism appear to be rare, the combination of substances targeting different steps in the same biosynthesis pathway was pointed out as one potential case of synergistic interaction although mechanistic explanations are lacking. The present study aimed to verify this hypothesis using the green alga Raphidocelis subcapitata as the regulatory standard test organism for which such synergism had been indicated earlier. Algal growth inhibition tests were conducted with mixtures of ergosterol biosynthesis inhibitors (tebuconazole, fenpropidin, and fenpropimorph). The fungicides were first tested individually to derive reliable data for a mixture toxicity prediction. The here determined toxicity estimates for two of the fungicides were considerably lower than the endpoints in the regulatory dossiers, which had been used for earlier mixture toxicity predictions. Experimentally observed toxicity estimates for the mixtures deviated <2.6-fold from the predicted values. Hence, the hypothesis of synergistic interaction between fungicides targeting different enzymes in the ergosterol biosynthesis was clearly not confirmed for the green alga R. subcapitata. Overall, the present study demonstrates the importance of reliable and correct input data for mixture toxicity predictions in order to avoid erroneous conclusions on non-additive (synergistic) interactions. © Springer Science+Business Media, LLC, part of Springer Nature 2018
As the biosynthesis of cylindrospermopsin (CYN) is assumed to depend on nitrogen availability, this study investigated the impact of nitrogen availability on intra- and extracellular CYN and deoxy-CYN (D-CYN) contents in three Aphanizomenon strains from temperate waters. Nitrogen deficient (-N) cultures showed a prolonged growth phase and intracellular toxin accumulation by a factor of 2-6. In contrast, cultures with additional nitrate supply (+N) did not accumulate CYN within the cells. Instead, the maximum conceivable CYN release estimated for dead cells (identified by SYTOX® Green staining) was much lower than the concentrations of dissolved CYN actually observed, suggesting these cultures actively release CYN from intact cells. Furthermore, we found remarkably altered proportions of CYN to D-CYN: as batch cultures grew, the proportion of D-CYN increased by up to 40% in +N medium, whereas D-CYN remained constant or decreased slightly in -N medium. Since +N cultures showed similar toxin patterns as -P cultures with increased extracellular CYNs and higher proportion of D-CYN we conclude that nitrogen limitation may affect the way the cells economize resources, especially the yield from phosphorus pools, and that this has an impact on CYN production and release. For water management, these result imply that nutrient availability not only determines the abundance of potentially CYN-producing cyanobacteria, but also the amount of extracellular CYNs (challenging drinking-water treatment) as well as the ratio of D-CYN to CYN (affecting toxicity).<BR>Quelle: http://www.mdpi.com/
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bell Flavors & Fragrances GmbH durchgeführt. Das HYtec-Projekt umfasst eine Machbarkeitsstudie für die kofaktorfreie Addition von Wasser an nicht aktivierte Alkene und Terpene für die Biosynthese marktrelevanter Duft- und Geruchsstoffe. Die Synthese basiert auf dem Einsatz von Enzymen aus der Familie der Hydratasen. Diese sind in der Lage, die Umwandlung von Alkenen in den entsprechenden chiralen Alkohol zu katalysieren. Vielversprechende Substrate für Hydratasen wurden identifiziert, wie Myrcen, Geraniol und der Mahonial-Vorläufer (E)-5,9- Dimethyl-4,8-decadien-1-ol. Neben den Hydratasen sind Cyclsasen eine weitere Enzymklasse für den cofaktorfreien Zugang zu komplexen Alkoholen mit hoher Selektivität. Diese sind in der Lage, eine Cyclisierung aus einem linearen Vorläuferalken mit oder ohne Wasseranlagerung zu katalysieren. Durch Enzym-Engineering konnten beispielsweise Borneol und Ambrinol gebildet werden. Mit HYtec 2.0 wollen wir diese biokatalytischen Synthesen auf ein höheres Produktivitätsniveau heben. Dazu gehören enzymtechnische Ansätze zur Steigerung der Aktivität und Stabilität. Die effiziente Umsetzung von wasserunlöslichen Substraten erfordert eine umfassende Untersuchung der Prozessparameter. Die Enzyme können in ganzen Zellen, unterschiedlichen Enzympräparaten oder in speziell konzipierten Zellen wie Sphäroplasten eingesetzt werden. Einfache und schnelle Downstream- Methoden wie die Destillation sind für die Demonstration und Validierung eines wirtschaftlich relevanten Prozesses im Labormaßstab vorgesehen. Der Projektpartner Bell Flavor and Fragrances GmbH unterstützt die Entwicklung im Labormaßstab mit industrieller Expertise und modernsten Verfahren zur chemischen Synthese von Aroma- und Duftstoffen. Dies ermöglicht die Übertragung in den 50-Liter-Maßstab und die Validierung der entwickelten Prozesse in einer industriellen Umgebung. Wir sind überzeugt, dass die so gewonnenen Erkenntnisse einen großen Gewinn für die biokatalytische Produktion von Alkoholen darstellen.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Technische Biochemie durchgeführt. Das HYtec-Projekt umfasst eine Machbarkeitsstudie für die kofaktorfreie Addition von Wasser an nicht aktivierte Alkene und Terpene für die Biosynthese marktrelevanter Duft- und Geruchsstoffe. Die Synthese basiert auf dem Einsatz von Enzymen aus der Familie der Hydratasen. Diese sind in der Lage, die Umwandlung von Alkenen in den entsprechenden chiralen Alkohol zu katalysieren. Vielversprechende Substrate für Hydratasen wurden identifiziert, wie Myrcen, Geraniol und der Mahonial-Vorläufer (E)-5,9-Dimethyl-4,8-decadien-1-ol. Neben den Hydratasen sind Cyclsasen eine weitere Enzymklasse für den cofaktorfreien Zugang zu komplexen Alkoholen mit hoher Selektivität. Diese sind in der Lage, eine Cyclisierung aus einem linearen Vorläuferalken mit oder ohne Wasseranlagerung zu katalysieren. Durch Enzym-Engineering konnten beispielsweise Borneol und Ambrinol gebildet werden. Mit HYtec 2.0 wollen wir diese biokatalytischen Synthesen auf ein höheres Produktivitätsniveau heben. Dazu gehören enzymtechnische Ansätze zur Steigerung der Aktivität und Stabilität. Die effiziente Umsetzung von wasserunlöslichen Substraten erfordert eine umfassende Untersuchung der Prozessparameter. Die Enzyme können in ganzen Zellen, unterschiedlichen Enzympräparaten oder in speziell konzipierten Zellen wie Sphäroplasten eingesetzt werden. Einfache und schnelle Downstream-Methoden wie die Destillation sind für die Demonstration und Validierung eines wirtschaftlich relevanten Prozesses im Labormaßstab vorgesehen. Der Projektpartner Bell Flavor and Fragrances GmbH unterstützt die Entwicklung im Labormaßstab mit industrieller Expertise und modernsten Verfahren zur chemischen Synthese von Aroma- und Duftstoffen. Dies ermöglicht die Übertragung in den 50-Liter-Maßstab und die Validierung der entwickelten Prozesse in einer industriellen Umgebung. Wir sind überzeugt, dass die so gewonnenen Erkenntnisse einen großen Gewinn für die biokatalytische Produktion von Alkoholen darstellen.
Das Projekt "Global distribution of deltaD values in C-bonded hydrogen of soil organic matter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Geographisches Institut durchgeführt. Stable isotope ratios of various elements including H ((D), C, N, and S have been related to origin and turnover of soil organic matter (OM), because incomplete (bio)chemical reactions fractionate stable isotopes. On a global scale, the (D values in precipitation are related to the number of rain events that water vapor undergoes on its way to the poles, across mountains or towards inland because of evaporation/condensation-related isotope fractionation. As plants rely on local water sources that reflect the global distribution of (D values in precipitation for biosynthesis, C-bonded H in soil OM might show a geographically ordered distribution of (D values on a global scale. However, C-bonded (D values in soil OM might locally be modified by organic matter turnover. Our objectives are to 1) establish a method for the analysis of (D values of C-bonded H in soil, 2) determine the relationship between (D values in precipitation and in C-bonded H of soil OM on a global scale, 3) quantify the effect of decomposition on C-bonded (D values in soil OM with laboratory incubations and by assessing the vertical distribution of (D values in C-bonded H of soil OM in different climates (litter to subsoil). The proposed project adds a novel quantitative tool in Physical Geography to improve our understanding of C sequestration and turnover at the global scale.
Das Projekt "Eiweissgewinnung durch Verhefung von Molke" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Milchforschung durchgeführt. Molkenverwertung; Biosynthese von Eiweiss; Verbesserung der Abwasserqualitaet.
Das Projekt "Die Biosynthese der pflanzlichen Cellulose" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Fachbereich Chemie und Pharmazie durchgeführt. Cellulose stellt den am häufigsten vorkommenden Naturstoff unseres Planeten dar. Mit einer pflanzlichen Weltjahresproduktion von ca. 180 Milliarden Tonnen (Engelhardt, j. Carbohydr. Eur. 12, 5-14 (1995)) ist Cellulose der bedeutendste nachwachsende Rohstoff. Dieses Biopolymer findet außer in der Papier-, Pharma- und Textilindustrie in vielen anderen Bereichen (z.B. Medizin, Kosmetik, Kunststoff-Industrie) reichliche Verwendung. Trotz der großen wirtschaftlichen Bedeutung und über drei Jahrzehnten intensiver Forschung ist bisher nicht bekannt, wie Cellulose in der Pflanze gebildet wird. Informationen über die Gene und die dazugehörigen Enzyme, die die Cellulose synthetisieren, würden neue Möglichkeiten eröffnet bis hin zu transgenen Pflanzen mit erhöhtem Cellulosegehalt, einer verbesserten Qualität, aber auch der Entwicklung ganz neuer Herbizide, die gezielt die Cellulosebiosynthese z. B. von Unkräutern inhibieren können. Die Zielsetzung dieses Projektes ist es, die Proteine die an der Cellulosesynthese beteiligt sind, unter Aktivitätserhalt zu isolieren und zu charakterisieren sowie die entsprechenden Gene zu identifizieren, um so erstmals den molekularen Mechanismus der pflanzlichen Cellulosebiosynthese aufzuklären.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Drop-in Elektrolyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Der steigende Anteil der erneuerbaren Energien im Gesamtenergiemix verlangt die Speicherung temporär oder lokal überschüssiger elektrische Energie. Neben der Batterietechnologie als Möglichkeit der Speicherung bietet sich auch die elektroorganische Synthese als Technologie zur Speicherung und direkten Nutzung an. Bei elektroorganischen Synthesen wird elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt und ermöglicht so deren sichere und handhabbare Speicherung sowie Verwendung für die Synthese von Chemikalien. Bei der Nutzung von CO2 als Rohstoff für die elektrochemische Synthese ist das Spektrum an möglichen Produkten jedoch sehr begrenzt. Zumeist können hier mit hoher Selektivität und Elektroneneffizienz nur C1-Verbindungen erhalten werden. Die reine Biosynthese aus CO2 wiederum ist auf eine externe Energiequelle (z.B. H2) angewiesen. Um eine wertschöpfende Synthese ausgehend von CO2 zu ermöglichen, schlagen wir die Entwicklung eines beispielgebenden Verfahrens für die gekoppelte elektrochemisch-mikrobielle Synthese vor. Dabei wird in einem ersten Schritt an einer Gasdiffusionselektrode CO2 zu Formiat reduziert. Dieses Formiat wird anschließend bzw. in situ biotechnologisch zu industriell relevanten Wertstoffen umgesetzt. Die Wertstoffe schließen dabei Methan, PHB und Isopropanol oder Ectoin ein. Zur Erreichung der Ziele umfasst das Arbeitsprogramm in GAMES insbesondere die Herstellung von verbesserten Gasdiffusionselektroden, die Entwicklung von Elektrolyse-Zellen, die Erweiterung des Prozessfensters, Praxisevaluierungen und Modell-basierte Optimierungen.
Das Projekt "Verwertung von Abfaellen der Ernaehrungsindustrie durch Umwandlung in biosynthetisches Eiweiss" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Milchforschung durchgeführt.
Das Projekt "Nutzung der Biodiversität von Biosynthese Genclustern in komplexen Umweltproben zur Erforschung des Anwendungspotentials neuer Naturstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Terrestrische Mikrobiologie durchgeführt. Die Biodiversität der Erde ist nach wie vor nur ansatzweise bekannt. Insbesondere im Bereich der Mikroorganismen ist nur ein Bruchteil der Arten entdeckt. Aber gerade Mikroorganismen produzieren eine Vielzahl von Naturstoffen mit wertvollen Eigenschaften. Bereits der kleine Anteil an bekannten Naturstoffen liefert eine Vielzahl, für den Menschen nützlicher Wirkstoffe/Chemikalien, zum Beispiel in Form von Arzneimitteln oder Schädlingsbekämpfungsmitteln. Diese Naturstoffe werden von Mikroorganismen enzymatisch produziert und die dafür benötigten Enzyme sind meist in Biosynthese Gen Clustern (BGCs) zusammengefasst. Wir müssen die Biodiversität von Mikroorganismen weiter erforschen um neue Naturstoffe zu entdecken und ihr enormes Potential für die Anwendung zu nutzen. Insbesondere Metagenom-Analysen, bei denen die Genome ganzer Ökosysteme sequenziert und analysiert werden, sind eine Goldgrube für die Identifikation neuer BGCs. BGCs können aber aufgrund ihrer enormen Größen und Diversität nicht wirtschaftlich durch Gensynthese zur Charakterisierung hergestellt werden, was eine Limitation für die Erforschung neuer Naturstoffe ist. Mit unserem Projekt CaptureExpress wollen wir genau an diesem Punkt ansetzen. Wir werden BGCs aus Genomen von Mikroorganismen und aus Metagenom Bibliotheken durch homologe Heferekombination in designierte zirkuläre DNA Konstrukten einfangen. Diese Konstrukte können anschließend in Hefe durch eine Vielzahl von etablierten Methoden der molekular und synthetischen Biologie verändert werden um die BGCs für die Expression in Produktionsstämmen zu optimieren. Wir wenden hierfür moderne DNA Assemblierungstechnologien in Kombination mit Laborautomation an, um anschließend die domestizierten BGCs in Produktionsstämme zu transplantieren und die produzierten Naturstoffe zu charakterisieren. Die etablierte Analytik in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Helge Bode wird uns an diesem Punkt unterstützen um den Erfolg des Projektes zu garantieren.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 354 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 352 |
| unbekannt | 2 |
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| geschlossen | 2 |
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|---|---|
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| Topic | Count |
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| Boden | 212 |
| Lebewesen & Lebensräume | 354 |
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| Mensch & Umwelt | 354 |
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