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Bakterielle Diversität und saisonale Dynamik in 2 Seen der Mecklenburger Seenplatte, Norddeutschland

Das Projekt "Bakterielle Diversität und saisonale Dynamik in 2 Seen der Mecklenburger Seenplatte, Norddeutschland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Um die ökologische Bedeutung spezifischer Bakteriengruppen zu verstehen, ist es notwendig, ihre räumliche und zeitliche Verteilung zu kennen. Daher haben wir die bakterielle Diversität und Dynamik im Epilimnion des Stechlinsees und der Grossen Fuchskuhle mit Hilfe von DGGE Analysen und Klonbibliotheken der 16S rRNA Gene von April 2003 bis März 2004 untersucht. Unsere Ergebnisse zeigen signifikante Unterschiede in der Struktur von frei lebenden und angehefteten Bakterien. Die saisonale Dynamik der Bakteriengemeinschaft variierte zwischen den beiden Bakterienfraktionen und den untersuchten Seen. Sequenzen der 16S rRNA Gene suggerieren, dass Actinobacteria die häufigste Bakteriengruppe in den untersuchten Seen darstellen. Unsere vorläufige Studie deutet darauf hin, dass sowohl die Diversität als auch die saisonale Dynamik der Gemeinschaft limnischer Bakterien von den grundlegenden limnischen Eigenschaften der Seen, z.B. dem Phytoplankton und der Verfügbarkeit bakterieller Substrate, abhängt und daher für die jeweiligen Seen charakteristisch sind.

Nachweis und phylogenetische Charakterisierung von Polyphosphatakkumulierenden Bakterien in Seesedimenten

Das Projekt "Nachweis und phylogenetische Charakterisierung von Polyphosphatakkumulierenden Bakterien in Seesedimenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Seit mehr als einem Jahrzehnt wird in der Literatur sehr kontrovers diskutiert, in welchem Maße Mikroorganismen direkt an der Freisetzung und Festlegung von Phosphor (P) in Sedimenten beteiligt sind. Polyphosphat (Poly-P) Speicherung ist eine universelle Eigenschaft von vielen Mikroorganismen und wurde in Kläranlagen (wastewater treatment plants, WWTP) durch das Einstellen von Bedingungen, die eine erhöhte biologische P Entfernung (enhanced biological phosphorus removal, EBPR) ermöglichen, technisch optimiert. Poly-P akkumulierende Organismen (PAO) in Sedimenten sind daher von besonderer ökologischer Wichtigkeit. PAO in Sedimenten können P in die benthische Nahrungskette einschleussen und beeinflussen die mineralische P Deposition durch ein schnelles, physiologisch induziertes Freisetzen von P. Obwohl verschiedenste Studien zeigen, dass Poly-P substantiell zum gesamten P Pool in der obersten Sedimentschicht beiträgt, sind sowohl der Ursprung als auch die an der Speicherung und am Umsatz von Poly-P beteiligten Mikroorganismen und Mechanismen weitestgehend unbekannt. Daher haben wir Sedimente von acht verschiedenen Seen unterschiedlicher Trophie und limnologischer Eigenschaften auf die Anwesenheit von PAO mittels denaturierender Gradienten-Gelelectrophore (DGGE) und Rhodocyclusspezifischen Primern überprüft. Die Gattung Rhodocyclus stellt eine der häufigsten PAO in WWTP mit EBPR dar. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Vertreter der Gattung Rhodocyclus in allen untersuchten Sedimenten anwesend sind. Allerdings zeigte die anschliessende Quantifizierung dieser PAO mit Rhodocyclus-spezifischer Fluoreszenz in situ Hybridisierung (CARD-FISH), dass ihr Anteil bei kleiner 1 Prozent der gesamten Bakterienzahl liegt. Daher haben wir einen Einzelzellansatz für die Detektion und phylogenetische Charakterisierung von bisher unbekannten PAO in limnischen Sedimenten entwickelt. PAO aus dem Sediment des Stechlinsees, in dem die höchsten Poly-P Konzentrationen mittels 31P Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR) bestimmt wurden, wurden zur Lokalisierung mit DAPI gefärbt. Poly-P positive Zellen wurden anschliessend mit der Laser- Mikrodissektion gesammelt, um sie mit molekular-biologischen Methoden phylogenetisch zu charakterisieren. Unsere vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass die vorgestellte Methode erfolgreich eingesetzt werden kann, um einzelne Bakterienzellen mit bestimmten physiologischen Eigenschaften, z.B. der Poly-P Speicherung, zu sammeln und phylogenetisch zu charakterisieren.

Teilprojekt 3: Effekte auf die mikrobielle Gemeinschaft der Rhizosphaere

Das Projekt "Teilprojekt 3: Effekte auf die mikrobielle Gemeinschaft der Rhizosphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft durchgeführt. Veraenderung der mikrobiellen Gemeinschaft der Kartoffelrhizosphaere durch den Anbau transgener T4-Lyzosym exprimierender Linien werden freisetzungsbegleitend untersucht. Rhizosphaerenproben, die entsprechend einer biometrischen Versuchsplanung zu drei verschiedenen Entwicklungsstadien waehrend der Vegetationsperiode gezogen wurden, werden vergleichend fuer viele hochexprimierende T4-Lyzosym-Karoffellinien, die transgene Kontrolle sowie die nicht veraenderte Ausgangssorte auf der 'community'-Ebene untersucht. Zur Analyse der strukturellen Diversitaet der mikrobiellen Gemeinschaft werden vorrangig kultivierungsunabhaengige Verfahren basierend auf der Analyse direkt extrahierter DNA eingesetzt. Aus Gesamt-DNA PCR-amplifizierte 16S oder 18S rDNA-Fragmente werden mit Hilfe der denaturierenden Gradientengelelektrophorose (DGGE) analysiert. Differenzierende Banden werden sequenziert oder zur Herstellung von V6-Sonden genutzt. Zusaetzlich wird ein Monitoring des Ueberlebens und horizontalen Gentransfers transgener Agrobacterium Rhizogenesstaemme durchgefuehrt.

Entwicklung von Verfahren zur Analyse der Wechselwirkungen in mikrobiellen Gemeinschaften und von Methoden zur Rekultivierung von Bakterien

Das Projekt "Entwicklung von Verfahren zur Analyse der Wechselwirkungen in mikrobiellen Gemeinschaften und von Methoden zur Rekultivierung von Bakterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres durchgeführt. Die Methoden der Analyse von mikrobiellen Gemeinschaften sollen als Beitrag zur Sicherheit gentechnischer Erzeugnisse durch Kombinationen von mikrobiologischen und molekularbiologischen Methoden optimiert werden. An anthropogen beeinflussten Sedimenten sollen das Artenspektrum (DGGE und Sequenzanalyse) und die kultivierbaren Keime (MPN-Verfahren) im Vergleich analysiert werden. Alle gewonnenen Basensequenzen sollen in Datenbanken eingebracht werden. Die am Standort aktiven Bakterienarten sollen durch die Analyse von RNA (durch RT-DGGE und Sequenzierung) und mit Hilfe spezifischer Sonden erfasst werden. Darauf aufbauend soll der fördernde Einfluss von Begleiterorganismen auf die Kultivierung ausgewählter Bakterien analysiert und als Grundlage für die Entwicklung verbesserter Rekultivierungsmethoden (Cokulturverfahren mit Dialysemembranen) dienen.

Untersuchung des Einflusses von Schwermetallen auf die Kambiumaktivitaet mitteleuropaeischer Waldbaeume

Das Projekt "Untersuchung des Einflusses von Schwermetallen auf die Kambiumaktivitaet mitteleuropaeischer Waldbaeume" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Abteilung Ökologie durchgeführt. Ueber die Wirkung von Schwermetallen auf das Kambium von Baeumen liegen bisher noch keine detaillierten Daten vor. Im Rahmen dieses Projektes soll daher der Einfluss von toxischen Elementen auf die Intensitaet und Periodizitaet der kambialen Aktivitaet untersucht werden. Neben Freilandmessungen an Baeumen der regionalen Forschungsstandorte in NRW werden Laborexperimente durchgefuehrt, die eine genaue Verfolgung der Teilungs- und Differenzierungstaetigkeit des Kambiums unter dem Einfluss variierter Umweltparameter erlauben. Dadurch kann moeglicherweise mit der Wirkung von Schwermetallen auf das Kambium der Baeume ein weiteres Glied in der Ursache - Wirkungs - Vernetzung 'Immissionen - Waldschaeden' beschrieben werden.

Wechselwirkungen von Mikroorganismen und Schwermetallen in Mikrohabitaten des Bodens

Das Projekt "Wechselwirkungen von Mikroorganismen und Schwermetallen in Mikrohabitaten des Bodens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Fachgebiet Bodenbiologie durchgeführt. Schwermetallbelastungen der Bodenmikroflora führen zu funktionellen Störungen, Proteindenaturierung und Störungen der Integrität von Zellmembranen. Effekte der toxischen Wirkung von Schwermetallen auf Bodenmikroorganismen wurden in der Vergangenheit vornehmlich an Böden mittels funktioneller Parameter nachgewiesen, ohne die räumliche Anordnung von Mikroorganismen und deren strukturelle Diversität zu berücksichtigen. Ziel dieses Projektes ist es, die Wirkungen von Schwermetallen auf Bodenmikroorganismen in Mikrohabitaten (Sand-, Schluff- und Tonfraktion) zu untersuchen. Dabei wird zunächst in zwei unterschiedlich texturierten Böden überprüft, ob Pilze und Bakterien verschiedene Lebensräume im Boden besiedeln, in denen sie selektiv durch Schwermetalle beeinflusst werden können. Klärschlammbeaufschlagte Böden werden herangezogen, um der Frage der Maskierung der Schwermetallwirkung durch organische Substanz nachzugehen. Das Ziel dieser Untersuchungen wird es sein, die Wirkung der Schwermetalle von der Wirkung der organischen Substanz in Mikrohabitaten zu trennen. Strukturelle Parameter wie Phospholipidfettsäuremuster und DGGE-Profile werden Aussagen zur mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur von schwermetallbelasteten Böden und Korngrößenfraktionen liefern. Informationen zur funktionellen Diversität von Mikroorganismen in Mikrohabitaten werden durch die Bestimmung einiger ausgewählter Bodenenzyme gewonnen. Insgesamt werden die Ergebnisse dieses Projektes einen umfassenden Beitrag zum Verständnis der Wechselwirkungen von Schwermetallen und Bodenmikroorganismen auf der Ebene der Mikrohabitate leisten, wobei insbesondere die strukturelle Analyse der Organismengemeinschaft neue Erkenntnisse zur Interpretation funktioneller Störungen in Bodenökosystemen liefert.

Beobachtung der Zusammensetzung von Mikrobenpopulationen und ihrer natuerlichen und induzierten Veraenderung durch Trennung und Darstellung ribosomaler Nukleinsaeuresequenzen

Das Projekt "Beobachtung der Zusammensetzung von Mikrobenpopulationen und ihrer natuerlichen und induzierten Veraenderung durch Trennung und Darstellung ribosomaler Nukleinsaeuresequenzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft durchgeführt. Die Heterogenitaet amplifizierter Zielsequenzen ribosomaler (16S-) DNA und RNA aus landwirtschaftlich genutzten Boeden und der Rhizosphaere von Nutzpflanzen wird durch Trennung in einer Temperaturgradienten-Gelelektrophorese (TGGE) dargestellt. Die erhaltenen Verteilungsmuster werden eingesetzt, um die Veraenderung oder Bewahrung der Vielfalt der mikrobiellen Gemeinschaften bei induzierten Eingriffen im Vergleich mit natuerlichen Variabilitaeten zu pruefen und evtl. neue Bewertungsmassstaebe fuer die Bewertung solcher Eingriffe einschliesslich des Einsatzes gentechnisch veraenderter Organismen zu erhalten.

Differenzierung und Quantifizierung der mikrobiellen Beschaffenheit anaerober Grundwassersysteme in Hinblick auf milieubestimmende Eigenschaften

Das Projekt "Differenzierung und Quantifizierung der mikrobiellen Beschaffenheit anaerober Grundwassersysteme in Hinblick auf milieubestimmende Eigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Wasserforschung GmbH durchgeführt. Mit Hilfe molekularbiologischer Methoden wird die mikrobielle Besiedlung reduzierter Grundwassersituationen charakterisiert und die Wechselbeziehung zwischen der mikrobiellen Beschaffenheit und der sich durch begleitende Wasserinhaltsstoffe aendernden chemischen Milieufaktoren untersucht. Durch Beprobung belasteter anaerober Grundwassersysteme und anhand anaerober Saeulenversuche soll das Verhalten bzw die Auswirkung anthropogener Wasserinhaltsstoffe auf die mikrobielle Biozoenose abgeschaetzt werden.

Geographische Differenzierung von Carabiden-Populationen

Das Projekt "Geographische Differenzierung von Carabiden-Populationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Ökologie und Evolutionsbiologie durchgeführt.

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