Das Projekt "Sub project: Chronological framework for Lake Baikal and Lake Elgygytgyn drill cores and orbital forcing of continental climate in the Northern Hemisphere during the past 3.6 Ma" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Köln, Institut für Geologie und Mineralogie durchgeführt. We propose to develop a new understanding of (a) orbital forcing and (b) evolution of the Northern Hemisphere continental climate during the Plio-Pleistocene using two world's longest continuous paleoclimate records obtained in ICDP-funded drilling projects: the recently obtained 3.6-Ma record from Lake Elgygytgyn, NE Siberia, and the uppermost 3.6-Ma portion of the record from Lake Baikal, SE Siberia. We will develop a common orbitally-tuned timescale for both records, establish accurate correlations of individual glacial-interglacial intervals in both records, and detail their relationship to marine oxygen isotope stages. We will then use the resultant new common timescale to address the orbital signatures in the continental proxy records of (i) the Pliocene '41-kyr world', (ii) the inception of the Northern Hemisphere glaciations at 2.7 Ma, and (iii) the transition to the '100-kyr world'. We will further address (iv) the 'mystery' of missing variance at precession frequencies in the marine delta 18O records of the 41-kyr world, and (v) test if the high-latitude orbitally-forced continental signal is consistent with the 'latitudinal heat gradient hypothesis' on the origin of the Pliocene ice-ages. A systematic Baikal-Elgygytgyn comparison over the past 3.6 Ma will also shed light on (vi) the mechanisms of amplification of climate changes in the Arctic as compared to those in the upper mid-latitudes of the Northern Hemisphere on orbital time scales.
Das Projekt "Teilprojekt Uni Ulm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Institut für Mikrobiologie und Biotechnologie durchgeführt. Die globale Erderwärmung und die Versorgung mit Treibstoffen und Basischemikalien aus fossilen Quellen erfordern die Entwicklung alternativer, nachhaltiger Synthesewege für solche Substanzen. Biotechnologische Verfahren bieten eine Lösung, allerdings nur mit Substanzen, die nicht mit der menschlichen Ernährung konkurrieren. Neben Lignocellulose kommen dafür nur Gase wie CO2 oder CO in Frage. Hier soll CO2 mit Hilfe rekombinanter autotropher acetogener Bakterien in die industriell wichtige Plattformchemikalie 3-Hydroxypropanoat umgewandelt werden. Das ermöglicht eine kostengünstige Herstellung dieser Substanz, für die es keine ökonomisch tragfähige Synthese aus Rohölprodukten gibt, und die Reduktion eines bedeutenden Treibhausgases. Das Gen für Pyruvat-Synthase aus Acetobacterium woodii wird durch PCR amplifiziert und in einen geeigneten Schaukelvektor subkloniert (pJIR750). Zur Expression wird der Promoter des Acetat-Kinase-Gens aus A. woodii verwendet. Dann wird das Gen für Lactat-Dehydrogenase amplifiziert und subkloniert. Als Wirt für dieses Gen dient z.B. Clostridium acetobutylicum. Das dritte Gen kodiert eine Coenzym A-Transferase (Katalyse der Reaktionen: Lactat in Lactyl-CoA und 3-Hydroxypropanoyl-CoA in 3-Hydroxypropanoat). Als Wirt dient Megasphaera elsdenii. Es folgen Amplifikation und Subklonierung. Das vierte Gen kodiert eine Lactyl-CoA-Hydratase (Katalyse der Reaktion: Lactyl-CoA in Acrylyl-CoA). Als Wirt dient M. elsdenii. Es folgen Amplifikation und Subklonierung. Das fünfte Gen kodiert eine Acrylyl-CoA-Hydratase (Katalyse der Reaktion: Acrylyl-CoA in 3-Hydroxypropanoyl-CoA). Als Wirt dient Chloroflexus aurantiacus. Es folgen Amplifikation und Subklonierung. Analoge Gene werden auch aus C. propionicum, C. homopropionicum und C. neopropionicum kloniert und analysiert, um möglicherweise Patente zu generieren. Zum Schluss erfolgen Optimierung von Operon-Struktur und -Expression sowie Produktionstest in Laborkulturen und Kleinfermentern.
Das Projekt "Teilprojekt 10" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Medizinische Hochschule Brandenburg CAMPUS GmbH, Institut für Mikrobiologie & Virologie durchgeführt. 1. Vorhabenziel Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung und Erprobung eines Hygiene-On-Line-Monitoring-Systems (HOLM) zur hygienischen Überwachung von Trink- und Rohwasser. Zur zukunftsgerechten Auslegung des Systems sollen auch wesentliche Rahmenbedingungen, wie z.B. Klimawandel oder demographischer Wandel und deren wasserwirtschaftliche Implikationen berücksichtigt werden. Die Realisierung erfolgt durch ein Technologie-Konsortium, das innovative Ankonzentrierungs- und Analysesysteme erstmalig so miteinander koppelt. Zusammen mit dem IMTEK zeigt sich die MHB verantwortlich für den Aufbau eines mikrosystemtechnisch-basierten Mikroanreicherungs- und Mikropräparationsmoduls zur weiteren Aufkonzentrierung der Mikroorganismen aus ca. 1 ml zu ca. 10 Mikro l, welches sich im Gesamtsystem direkt an die Aufkonzentrierung des Projektpartners TUM-IWC anschließt. In einem zweiten Teilbereich des Projektvorhabens sollen die Nukleinsäuren so aufbereiten werden, dass sie in späteren Modulen mittels einer 'isothermen Amplifikation' und 'Detektion' verwendet werden können. In einem weiteren Schritt des Teilvorhabens sollen mit dem Lab-on-chip Modul die Mikroorganismen insoweit präpariert werden, dass diese für eine Analyse in einer Lebend/Tot Detektion geeignet sind.
Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von R-Biopharm AG durchgeführt. Das Ziel der Arbeiten ist die Bereitstellung molekularbiologischer Methoden zum Vor-Ort Echtzeitnachweis von pathogenen Mikroorganismen in Wasser. Realisiert werden soll eine technische Plattform für die inline-Analytik auf der Basis der Chemilumineszenz-Detektion. Hierzu werden amplifizierte Nukleinsäuren aus Pathogenen auf einem regenerierbaren DNA-Mikroarray mit Chemilumineszenz nachgewiesen. Momentan werden bakterielle Kontaminationen in der Wasseranalytik mittels Anzuchtverfahren nachgewiesen. Hierfür werden Wasserproben entnommen und im Labor durch Filterung angereichert und dann kultiviert. Die ersten Ergebnisse sind nach 12-24h zu erwarten, bei Legionellen im Extremfall erst nach 10 Tagen. Ein Nachweis von Viren erfolgt derzeit nur bei Verdacht auf Kontaminationen des Wassers nach einem Virenausbruchgeschehen. Ein Nachweis von Erregern, die in klassischen Verfahren nicht kultivierbar sind, kann mit den derzeitig eingesetzten Verfahren nicht erfolgen. Die Konzeption des hier vorgeschlagenen Teilvorhabens versucht die Vorteile des sensitiven und schnellen Nachweises von Nukleinsäuren mit der einfachen Nutzung durch nicht geschultes Personal zu vereinbaren. Die Tests sollen jedoch multiplexfähig sein und eine zuverlässige quantitative Aussage zu den nachgewiesenen Pathogenen vor Ort ermöglichen. Das geplante Nachweissystem soll eine hohe Anwenderfreundlichkeit aufweisen und ohne spezielle Kenntnisse angewendet werden können. Diagnostische Systeme für die Wassermittelanalytik, die ohne langwierige Schulungen oder spezielles Ausbildungswissen der Endnutzer eingesetzt werden können, haben das Potential einer schnelleren und präziseren Diagnostik in Bereichen, die auf eine sofortige und dezentrale Datengenerierung angewiesen sind. Dies ist im Rahmen von Prozesskontrollen der Wasserüberwachung Entwicklungsländern der Fall, aber auch bei der Kontrolle von Wasser in Entwicklungs- und Schwellenländern. Die konventionelle Ermittlung von pathogenen Keimen durch die zeitaufwändige Prozesskette Probennahme, Versand/Überführung in das Labor, Laboranalyse und Rückübermittlung des Analysenergebnisses wird auf diese Weise umgangen.
Das Projekt "Teilprojekt: 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie (740) durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Ermittlung des Spurenelementbedarfs der am Biogasprozess beteiligten Mikroorganismen sowie die Bestimmung der Faktoren, welche die Verfügbarkeit dieser essentiellen Elemente beeinflussen. Durch Optimierung der Verfügbarkeit sowie die gezielte Zugabe soll die Leistungsfähigkeit der Fermenterbiologie gesteigert werden, um höhere Faulraumbelastungen realisieren zu können und somit die Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen zu verbessern. Zunächst werden in kontinuierlichen einphasigen Laborversuchen die Einflussfaktoren auf die biologische Verfügbarkeit der Spurenelemente unter Beachtung der Veränderungen der Bakterienbioszönose untersucht (AP1). In den darauf folgenden Untersuchungen soll der Spurenelementbedarf getrennt für die primären und sekundären Gärer (Hydrolyse) und die methanogenen Organismen in einer zweiphasigen Laboranlage untersucht werden. (AP 2). Parallel zu den Laborversuchen werden an 14 NaWaRo - Praxisbiogasanlagen die Spurenelementgehalte der Gärsubstrate und der Inputsubstrate bestimmt. Ergänzend werden deren technische Leistungsfähigkeit und die Zusammensetzung der Bakterienbioszönose bonitiert. (AP 3). Während des letzten Projektabschnittes soll ein Produkt entwickelt werden, das den Mangel an Spurenelementen im Fermenter ausgleicht, deren Verfügbarkeit erhöht und einen hohen Anwendungsschutz aufweist (AP 4). Zur Durchführung der Versuche steht ein Labor mit 28 Durchflussfermentern, 10 Fermentern für die zweiphasige Vergärung sowie eine Forschungsanlage im Praxismaßstab (186 kW el) zur Verfügung (ergänzt durch kommerziell betriebene Anlagen). Die Bestimmung der Mikroorganismen erfolgt in einem top-to-bottom Ansatz, bei dem mit Hilfe von Primern in der PCR spezifische DNA-Bruchstücke amplifiziert werden. Mit dem zu entwickelnden Produkt sollen spurenelementbedingte Prozessstörungen an NaWaRo-Biogasanlagen vermieden werden. Gleichzeitig sollen Grundlagen für eine Fortentwicklung der Biogastechnik geschaffen werden.
Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie, Lehrstuhl für Analytische Chemie und Wasserchemie durchgeführt. 1. Entwicklung eines kontinuierlichen Konzentrierungsverfahrens mit Crossflow-Ultrafiltration für Mikroorganismen aus Roh- und Trinkwasserleitungen der Wasserwerke. 2. Weiterentwicklung der zweiten Konzentrierungs- und Aufreinigungsstufe für Mikroorganismen und Viren für HOLM-System. 3. Erarbeitung eines on-Chip-Multiplex-Amplifizierungverfahren mit nachfolgender Chemilumineszenz-Detektion auf MCR 3. 4. Testung des Gesamtverfahrens (HOLM) auf Roh- und Trinkwasserproben AP 1. Schnittestellenerarbeitung für Gesamtsystem HOLM, AP 2. Kontinuierliche Crossflow-Ultrafiltration (Konti-CUF) zur Aufkonzentrierung aus fließendem Roh- und Trinkwasser (größer als 1 m3 auf ca. 20 L), AP 3. Zweistufiges Aufkonzentrierungsgerät bestehend aus Crossflow-Ultrafiltration und monolithische Affinitätsfiltration (CUF-MAF) (10 - 100 L auf ca. 1 mL), AP 4.on-Chip-basierte Amplifikationsmethoden für die Multiplex-Mikroarray-Analyse, AP 5. Testung des Gesamtverfahrens (HOLM) auf Rohwasser- und Trinkwasserproben AP 6. Berichterstellung, Präsentationen, Publikationen der gewonnen Forschungsergebnisse.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max Rubner-Institut Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel, Institut für Sicherheit und Qualität bei Milch und Fisch durchgeführt. Der zentrale Ostatlantik ist eine der wichtigsten Fisch-Herkunftsregionen für den europäischen Markt, darunter auch für Deutschland (Brashares et al. 2004). Dementsprechend wurden die Fangmengen seit 1950 etwa um das 10fache gesteigert, verbunden mit einem Rückgang von Beständen sowohl in Küstengewässern als auch offshore (FAO 2007). Neben einigen anderen Nationen sind vor allem EU-Fischereifahrzeuge in westafrikanischen Gewässern präsent (Kaczynski and Fluharty 2002). Die im Vergleich zu Gewässern der gemäßigten Breiten hohe Artenvielfalt und das häufige Fehlen jeglicher Fischereikontrollen führt immer wieder zur Fehldeklaration von importierten Fischereiprodukten. Um die vorgeschriebenen Handelsbezeichnungen effektiv überprüfen zu können, müssen zum einen geeignete Nachweisverfahren vorhanden sein und zum anderen notwendige Vergleichsdaten oder Standards, d.h. Referenzfische zur Verfügung stehen. Durch Forschungsarbeiten der vergangenen Jahre stehen dem Max Rubner (MRI)- und Thünen-Institut (TI) geeignete genetische Nachweisverfahren zur Verfügung, die eine Identifikation hinsichtlich der Fischart sicher ermöglichen. Das Thünen-Institut für Fischerökologie verfügt aufgrund ausgedehnter Sammlungstätigkeit der letzten zehn Jahre über ausreichend Probenmaterial der wichtigsten kommerziell genutzten westafrikanischen Arten, die es erlauben, erstmalig eine Referenzdatenbank aufzubauen, die sowohl für die Veterinär- und Verbraucherschutzbehörden des Bundes als auch der Länder von erheblichem Nutzen wäre. Ziel dieses Arbeitspaketes ist es, gemeinsam mit der Firma Impetus GmbH & Co aus Bremerhaven eine umfangreiche und international abrufbare Datenbank zur Identifizierung und Rückverfolgbarkeit von westafrikanischen Fischarten und daraus hergestellten Fischerzeugnissen mittels molekularbiologischer Nachweisverfahren zu erstellen. Die Genamplifikation erfolgt mittels universeller Primer, die in zahlreichen Fischtaxa verwendet wurden. Insgesamt sollen vier Gene von ca. 400 Fischarten amplifiziert werden. Das MRI wird das 389 Nukleotid umfassende DNA-Segment aus dem Rhodopsingen RH1 amplifizieren und sequenzieren. Das Arbeitspaket des TI beinhaltet die PCR-Amplifikation und teilweise Sequenzierung bestimmter Abschnitte der mitochondrialen Gene Cytochrom-c-Oxidase I (COX) und Cytochrom b (Cytb) sowie eines nukleären Gens. Zusätzlich erarbeiten das TI und Impetus GmbH & Co gemeinsam mit dem Centre for Ecological and Evolutionary Synthesis der Universität Oslo in einem Next-Generation-Sequencing-Verfahren SNP-Marker zur Entwicklung eines Herkunftsnachweises auf Basis einer SNP-chip-Technologie für den Gelbflossenthun (Thunnus albacares).
Das Projekt "Sub project: The missing link to understand Plio-Pleistocene changes in southeast Pacific oceanography, productivity, and El Nino behavior - SE trade wind strength and its dust transport" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung - Fachbereich Geowissenschaften durchgeführt. One of the fundamental missing links in understanding Pliocene and Pleistocene changes in southeast Pacific oceanography, productivity and El Nino behavior as well as associated variations in thermocline depth, upwelling and dust fertilisation is the knowledge of changes in southest trade wind strength and dust transport on millennial and orbital time scales. Our study aims to reconstruct changes in South American continental aridity, dust supply and trade wind strength at ODP Sites 1237 and 1239, as both sites underlie the modern path of eolian transport from the Atacama desert in northern Chile and Peru. Our investigations will concentrate on four key intervals that are considered to reflect major steps in late Neogene climate evolution: the late Pleistocene amplification of glacial/interglacial variability (0-1 Ma), the Plio-PIeistocene transition (1.5-2 Ma), the Pliocene intensification of the Northern Hemisphere Glaciation (2.4- 3.1 Ma), and the Pliocene warm period (4-5 Ma).
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. durchgeführt. Das angestrebter Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung und Etablierung eines Multiplex Chip-basierten Nachweis für Antibiotika-resistenten Genen im Mikroorganismen von Oberflächengewässern. Bislang werden die Resistenzen in Gewässern nur punktuell untersucht, das Projekt soll einen systematischen Ansatz verfolgen und die Tools für ein routinemäßiges Monitoring entwickeln. Dazu soll eine optisch auslesbare Chiplattform zum Nukleinsäurenachweis realisiert werden, verbunden mit Aufbau einer Zusammenarbeit mit Experten in Gewässerökologie und Assayentwicklung sollte die Nachweis und Erfassung des Verbreitungsmusters der Antibiotika-Resistenzen ermöglichen und dadurch im hohem Maße zur Qualitätsprüfung der Oberflächengewässer beitragen. Im Vorhaben sollte ein optische-auslesbares Chipsystem zum Nachweis der entsprechenden Resistenz- Gene entwickelt und dann validiert werden. Der neue Nachweisverfahren basiert auf Nukleinsäurenachweistechniken im Kombination mit Amplifikationsmethoden. Dazu werden von den Kooperationspartnern die Resistenz-Gene bestimmt, selektiert und die für den Nachweis notwendigen Sonden und Primern definiert. Von der IPHT wird ausgehend von einem colorimetrischen Assay, eine Onsite Detektionsaufbau realisiert aus der Kombination von DNA-Amplifikationsmethoden und eine neuartige optische Mikroarray-Detektion. Für den optischen Mikroarray-Detektion werden plasmonische Nanostrukturen auf deren optische Eigenschaften und Sensitivitäten getestet und in Chipformat überführt. Ein Spektrometeraufbau sollte die optische Detektion der Resistenz-Gene schließlich ermöglichen. Es werden zusätzlich alternative isothermale Amplifikationsmethoden geprüft für die Vor-Ort Analyse.
Das Projekt "Teilvorhaben: Food GmbH Jena Analytik-Consulting" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Food GmbH Jena Analytik - Consulting durchgeführt. Global betrachtet werden täglich ca. 6000 Kinder mit Wasserkeimen angesteckt und erleiden eine teilweise letale Krankheit. Diesen durch mikrobielle Pathogene verursachten Krankheiten und Todesfällen könnte durch schnelle Nachweisverfahren (kleiner als 1h) zur Detektion der Pathogene und möglicher Antibiotika-Resistenzen vorgebeugt werden. Dieses Vorhaben zielt auf die Entwicklung eines Multiplex Chip-Systems, das durch die Anpassung der vorhandenen robusten und kostengünstigen Plattform Gene-Z eine vor-Ort Analyse auf Wasserpathogene ermöglicht. Gleichzeitig soll die Testung der Viabilität der Pathogene und von Resistenzen gegen Antibiotika in die Plattform integriert werden. Die Food GmbH Jena ist primär mit der Entwicklung isothermaler Amplifikationsmethoden zum Nachweis genetischer Biomarker für Antibiotika-Resistenzen beschäftigt, die in die Gene-Z Plattform integriert werden sollen (Arbeitspaket 1). Primer müssen designt und Analysenprotokolle ausgearbeitet werden. Die Entwicklung erfolgt zunächst für einzelne Nachweise der Biomarker, bevor die Einzelnachweise zur gleichzeitigen Multiplex-Analyse mehrerer Biomarker zusammengefasst werden. Die entwickelten Protokolle werden schließlich getestet, optimiert und durch Vergleichsmessungen mit etablierten Standardverfahren validiert (Arbeitspaket 5). Parallel wird die Gene-Z Plattform von ABC für den Multiplex-Assay angepasst, die Chip-Module für die Tests neudesignt und den Partnern für Tests zur Verfügung gestellt. Das IPHT wird sich mit der Entwicklung eines Viabilitätsassays befassen, der ebenfalls in die Plattform integriert wird. Im Anschluss werden die Protokolle für die einzelnen Assays und das Gesamtsystem getestet und das GeneZ-PLUS System validiert.
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