Das Projekt "Monitoring der Umweltwirkungen von gentechnisch veränderten Organismen in Baden-Württemberg - Methodenetablierung und Aufnahme der 'Baseline'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Fachgebiet Bodenbiologie durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist die Definition einer Baseline zu bodenmikrobiellen Eigenschaften von 18 Grünlanddauerbeobachtungsflächen Baden-Württembergs als Grundlage zum Monitoring von gentechnisch veränderten Organismen (GVO). Daneben sollen Methoden etabliert werden, um künftig ein praktikables und kostengünstiges Verfahren des Umweltmonitorings zu ermöglichen. Besonderes Augenmerk wird hierbei auf die funktionelle Charakterisierung (Bodenenzymaktivität) der Mikroorganismengemeinschaft des Bodens gelegt. Es wurden die Aktivitäten von der ß- und á-D-Glucosidase, N-Acetyl-Glucosaminidase, Xylosidase, Cellobiosidase, sauren Phosphatase, L-Leucin- und L-Tyrosinaminopeptidase mittels Fluoreszenz-Methode bestimmt. Mithilfe dieser angewandten Fluoreszenz-Methode können gleichzeitig mehrere Bodenenzyme aus dem Kohlenstoff-, Phosphor- und Stickstoffkreislauf analysiert werden. Zudem lieferte diese elegante und zeitsparende Methode, ebenso wie die kolorimetrischen Bestimmungen der Invertase-, Xylanase- und Proteaseaktivität, gut reproduzierbare Daten. Die Variationskoeffizienten für beide Methoden bezüglich der analytischen Wiederholung lagen im üblichen Bereich für Bodenanalysen. Mittels Diskriminanzanalyse erfolgte die funktionelle Charakterisierung der Bodenmikroflora der unterschiedlichen Vegetationsgruppen. Die Halbtrockenrasen mit viel Bromus erectus sowie die versaumten Halbtrockenrasen zeigen deutliche Übereinstimmung. Die beweideten Magerrasen stehen den Halbtrockenrasen nahe, zeigen aber Unterschiede aufgrund der Düngeeffekte durch Beweidung. Von diesen drei Gruppen separieren sich deutlich die Magerrasen mit dominierend Molinia caerulea und die Borstgrasrasen. Diese Auftrennung der Vegetationseinheiten erfolgt hauptsächlich durch den pH-Wert und die Xylosidaseaktivität. Im Allgemeinen bestätigen Boxplots einzelner mikrobieller Eigenschaften diese Clusterbildung der verschiedenen Vegetationstypen. Im zweiten Projektteil werden zur Aufklärung der strukturellen Diversität die Phospholipidfettsäuren (PLFA) und die DNA (anhand der Denaturierenden Gradienten Gel Elektrophorese (DGGE)) untersucht und mithilfe der hierarchischen Clusteranalyse als Dendrogramme dargestellt. Weitere Probennahmen ermöglichen einen zuverlässigen Vergleich der Methoden und die Charakterisierung der Baseline im zeitlichen Verlauf. Zur ökologischen Bewertung der Vegetationseinheiten für umweltpolitische Entscheidungen (z.B. Risikoabschätzung) wird ein Fuzzy Logic Verfahren vorgeschlagen.
Das Projekt "Erfassung des hydrolytischen Potentials von Biogasanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Biologie, Institut für Pflanzenwissenschaften und Mikrobiologie, Abteilung Mikrobiologie und Biotechnologie durchgeführt. In Biogasanlagen laufen mit Hinblick auf die primäre Zersetzung der hochpolymeren Biomasse (Cellulose, Hemicelllulose, Fette, Lignin, Stärke und ggf. anderer Polymere) sehr komplexe Prozesse ab, an denen primär pilzliche und bakterielle Hydrolasen beteiligt sind. Um diese Prozesse zu optimieren und dabei mögliche Engpässe zu erkennen, ist eine umfassende Charakterisierung des hydrolytischen Potentials aller Mikroorganismen (kultivierbar und nicht-kultivierbar) in ausgewählten Biogasanlagen notwendig. Für die geplanten Arbeiten werden Proben unterschiedlicher Standorte analysiert. Prinzipiell werden alle Proben genutzt, um in vitro Aktivitätsmessung für hydrolytische Aktivitäten durchzuführen. Entsprechend werden die in der Biogasanlage vorhandenen Mikroorganismen quantitativ von den zugegebenen Pflanzenmaterialien isoliert. Die gewonnenen Zellen werden einerseits aufgeschlossen um direkt Enzymaktivitäten zu messen und andererseits werden die Zellen als intakte Zellen genutzt, um im Rahmen von Biotransformation die Aktivitäten auf Polymeren Substraten zu messen Standardtest, die dabei zur Anwendung kommen, werden folgende Enzymreaktionen erfassen und quantifizieren: Cellulasen (Endo-, Exo-Cellulasen, auf löslicher Cellulose und kristalliner), Cellobiosidasen, Lipasen, Esterasen.