Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Abteilung Biochemie durchgeführt.
Das Projekt "Exzellenzcluster 80 (EXC): Ozean der Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 1: Ozeanzirkulation und Klimadynamik, Forschungseinheit Paläo-Ozeanographie durchgeführt. Although ocean acidification due to anthropogenic CO2 emission is inevitable and will extend as long as fossil fuel CO2 continues to enter the atmosphere, our understanding of its biological consequences is in it s infancy. Experiments with tropical reef building corals demonstrated that a lowering of the carbonate ion concentration significantly reduces coral calcification growth. In the middle of this century, many tropical coral reefs may well erode faster than they can rebuild. At present, virtually nothing is known about the effects of seawater acidification on coldwater corals. This gap of information has to be closed urgently, because cold-water corals are living in an environment (high latitude, cold and deep waters) with carbonate saturation already close to unity. Using high-resolution archives like living and fossil coral fragments, we aim to reconstruct past variabilities of ocean acidification (pH) from the initiation of the reefs 8,000 to 9,000 years ago, as well as during their further development in the Holocene.
Das Projekt "Evolution und Biodiversität in Raum und Zeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Evolutionsbiologie und Ökologie durchgeführt. Die ungeheuren Veränderungen, die mit der organismischen Evolution verbunden sind, betreffen zwar die Gestalt jedes einzelnen Organismus der Biosphäre, finden aber im modernen Weltverständnis nur eine geringe Beachtung, da die meisten Vorgänge sehr langfristig ablaufen. Die moderne Evolutionsforschung hat aufgrund der fortschreitenden methodischen Spezialisierung der Wissenschaften sehr verschiedene Ansätze, die immer stärker auseinander streben. Das Graduiertenkolleg 'Evolution und Biodiversität in Raum und Zeit' will deswegen die verschiedenen Aspekte der Evolutionsbiologie in Zoologie und Botanik sowie der Molekularen Entwicklungsbiologie, welche rezente Organismen untersuchen, mit der Paläontologie, welche die historischen Zeugnisse aus Zeit und Raum liefert, zusammenführen. Ein interdisziplinärer Abgleich fachspezifischer Datensätze ist zwingend notwendig, um das Gesamtbild der Evolution und die rezente Biodiversität besser zu verstehen. Die einzelnen Forschungsprojekte sind deswegen exemplarisch dort angesiedelt, wo ein Abgleich von mindestens mit zwei, wenn nicht mit mehr unterschiedlichen Methoden erhobenen Datensätzen erfolgen muss. Die Struktur des Graduiertenkollegs ermöglicht den Kollegiaten auch einen Einblick in jene Methoden, die im eigenen Vorhaben nicht zur Anwendung kommen. Somit sind einerseits in der interdisziplinären Zusammenarbeit ganz neue Aspekte zur Evolutionsforschung zu erwarten und andererseits wird die Ausbildung der Kollegiaten auf ein neues Niveau gehoben.
Das Projekt "Exzellenzcluster 80 (EXC): Ozean der Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 2: Marine Biogeochemie, Forschungseinheit biologische Ozeanographie durchgeführt. Within the last 150 years, sea urchins have progressively become important model organisms in the fields of comparative ontogeny, evolutionary biology, systems biology and marine medicine. Vast amounts of information are accessible on embryonic development and the regulation of gene expression in sea urchin early life stages. The enormous interest in these organisms culminated in the sequencing of the complete genome of the California sea urchin, Strongylocentrotus purpuratus, enabling exciting comparative studies on unifying principles in cellular stress responses and the development of immune systems within the animal kingdom. With a large number of human disease gene orthologs present in the sea urchin genome and recent findings of sea urchin embryonic development being highly sensitive to ocean acidification, we propose to establish this animal model system in Kiel to serve both, groups A1 (Ocean acidification) and B2 (Marine medicine). Initial experiments will focus on identifying stressor induced transcriptome variability, with the primary stressors being temperature and CO2.
Das Projekt "Analyse des Mechanismus des Übergang von der Jugend- zur Reifephase in der ausdauernden Art Arabis alpina sowie Vergleiche mit Brassica Nutzpflanzenarten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung, Abteilung Entwicklungsbiologie der Pflanzen durchgeführt. Viele mehrjährige Pflanzen zeigen eine klare Jugendphase, in der sie nicht in der Lage sind zu blühen, selbst wenn sie blühinduzierenden Umweltreizen ausgesetzt werden. Wir haben Arabis alpina aus der Familie der Kreuzblütler als Modell für eine krautige ausdauernde Pflanzenart entwickelt. In dieser Art lassen sich juvenile Pflanzen nicht durch einen Kältestimulus (Vernalisierung) zur Blüte bringen. Wir haben herausgefunden, dass die kontinuierliche Abnahme von miRNA156 hierbei als Zeitgeber fungiert und die Dauer der Jugendphase bestimmt. In diesem Antrag schlagen wir vor, die Kenntnisse über die Jugendphase in mehrjährigen Arten zu vertiefen. Als erstes werden wir Ziele (targets) von miRNA156 identifizieren, die dieser Eigenschaft zugrunde liegen. In A. alpina sind 10 mRNAs, die verschiedene SQUAMOSA PROMOTER BINDING LIKE PROTEIN (SPL) Transkriptionsfaktoren kodieren, Ziele von miRNA156. Fünf davon werden während der Blühinduktion exprimiert und sind ortholog zu Genen, die bei der Blüte von Arabidopsis thalina eine Rolle spielen. Wir werden für alle Fünf Mutationen generieren, die eine Bindung von miRNA156 an diese verhindern und testen welche Mutationen die Jugendphase verkürzen. Solche Pflanzen werden in geringerem Alter durch Vernalisierung induzierbar sein. Zweitens werden wir Populationen nutzen, die wir durch die Kreuzung von A. alpina mit A. montbretiana generiert haben, einer einjährigen Schwesterart von A. alpina, die keine erkennbare Jugendphase aufweist, um Genloci zu identifizieren und zu isolieren, die den Unterschied in der Jugendphase bewirken. Drittens werden wir unsere Charakterisierung des Blühverhaltens europäischer A. alpina Akzessionen ausweiten, indem wir diese auch auf eine intraspezifische Variation der Jugendphase untersuchen. Viertens werden wir Hybridkreuzungen weiter verfolgen, die wir zwischen ein-und mehrjährigen Arten der Gattung Brassica generiert haben, um herauszufinden, ob auch in diese Arten Allele variieren, die in A. alpina die Jugendphase kontrollieren. Die Experimente basieren auf den Arbeiten der ersten Phase des Schwerpunktprogramms und sollen neue Erkenntnisse über eine wichtige Blüheigenschaft liefern, die sich zwischen ein- und mehrjährigen Arten unterscheidet, und die Ergebnisse auch auf Nutzpflanzen ausweiten.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von University of Konstanz, Faculty of Mathematics and Sciences, Doerenkamp-Zbinden Chair durchgeführt. SysDT wird etablierte in vitro Tests verwenden, um mit systembiologischen Modellen Entwicklungstoxizität vorherzusagen. Um dieses Ziel zu erreichen werden systembiologische Modelle mit Transkriptom- und Funktionsanalysen kombiniert, die dazu dienen, Toxikantien zu beschreiben und deren potenzielle Risiken während der Neuroentwicklung vorherzusagen. Ein weiteres Ziel des Vorhabens ist, die mit Stammzellen bereits sehr gut etablierten Testsysteme auf induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) zu übertragen. Dies wird zum einen die Weiterführung mit dem best-geeigneten Modell sicherstellen und zum anderen, wird dies zu einer breiten Anwendbarkeit in viele verschiedenen Laboratorien beitragen. Dies wird dazu beitragen Tierversuche zu reduzieren.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Zoologie, Arbeitsgruppe Entwicklungsbiologie und Neurogenetik durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung des Einflusses von Radonbehandlungen auf das cholinerge System. Dabei soll in erster Linie geklärt werden, inwieweit die Exposition mit ionisierender Strahlung die Expression und die Aktivität einzelner Komponenten des cholinergen Systems beeinflusst. Dafür sollen die Folgen der Exposition gegenüber unterschiedlichen Strahlenqualitäten wie Röntgen-, Ionen- und Alphastrahlung mit einer Radonexposition verglichen werden. Darüber hinaus soll untersucht werden, ob mögliche Wechselwirkungen zwischen Strahlung und dem cholinergen System zu einer Modifikation der Entzündungsreaktion im Körper von bestrahlten Patienten führt. Für dieses Projekt werden neben Wildtyp-Mäusen auch arthritische Mäuse und AChE-Knockout-Mäuse bestrahlt werden und im Anschluss daran die Expression und die Aktivität verschiedener Komponenten des cholinergen Systems untersucht werden. Zusätzlich dazu sollen ähnliche Untersuchungen in vitro an Osteoblasten, Makrophagen und Endothelzellen durchgeführt werden. Zuletzt werden aus den Extremitätenknospen der oben genannten Tiermodelle Micromass-Kulturen angelegt, mit deren Hilfe die Differenzierung von Knorpel- und Knochenzellen analysiert werden sollen. Alle in vitro durchgeführten Experimente werden zusätzlich in Anwesenheit von Inhibitoren des cholinergen Systems durchgeführt werden.
Das Projekt "Populationsstrukturen der Finte (Alosa fallax) in der deutschen Nord- und Ostsee und ihren Zuflüssen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Staatliches Museum für Naturkunde Stuttgart, Abteilung Zoologie durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Centre for Organismal Studies Heidelberg (COS) durchgeführt. HIGH-LIFE soll es Nutzern an Synchrotron-Quellen mit niedriger Emittanz erstmalig ermöglichen, die 3D-Morphologie großer Serien kleiner Tiere hierarchisch digital abzubilden, auszuwerten und mit komplementären genetischen und ökologischen Daten zu korrelieren. Hierzu werden instrumentelle und methodische Lösungen für gemeinsame Anforderungen aus zwei Bereichen der aktuellen Forschung in den Lebenswissenschaften erarbeitet: (1) kleine Wirbeltiere, die wichtige Modellorganismen für die Entwicklungsbiologie und medizinische Forschung darstellen; (2) Insekten, die Schlüsselfunktionen in Ökosystemen erfüllen und als Bestäuber sowie in der biologischen Schädlingsbekämpfung große gesellschaftliche Relevanz besitzen. Jedoch erfordert eine umfassende Untersuchung beider Organismengruppen eine bisher nicht verfügbare qualitative und quantitative hierarchische 3D-Bildgebung mit hohem Probendurchsatz und adaptivem Gesichtsfeld. Ziel von HIGH-LIFE ist es, experimentelle Techniken nebst Datenerfassungs- und -verarbeitungs-Pipelines für die Digitalisierung der Morphologie kleiner Tiere mittels Synchrotronstrahlung zu etablieren. Durch die im Projekt entwickelten Protokolle werden dosis- und zeitoptimierte Hochdurchsatz- und in vivo-Messungen, sowie die Visualisierung und durch künstliche Intelligenz unterstützte korrelative Analysen der 3D-Datensätze ermöglicht. Hierzu wird insbesondere ein adaptiv einstellbares Gesichtsfeld realisiert, welches sowohl die Bildgebung ganzer Tiere, als auch ausgewählter morphologischer Details mit höherer Auflösung erlaubt. Ebenso werden Bildgebungsmodalitäten in Bezug auf Kontrast, Signal-zu-Rauschen-Verhältnis und Dosiseffizienz optimiert und die Kompatibilität zu (semi-)automatischer Segmentierung durch dedizierte Datenanalyse-Pipelines gewährleistet. Die hierzu erforderliche Instrumentierung sowie die entwickelte Pipeline werden final als zweiter Messplatz an P23 an PETRA III installiert und perspektivisch den Nutzern zur Verfügung gestellt.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Staatliches Museum für Naturkunde Stuttgart, Abteilung Entomologie durchgeführt. HIGH-LIFE soll es Nutzern an Synchrotron-Quellen mit niedriger Emittanz erstmalig ermöglichen, die 3D-Morphologie großer Serien kleiner Tiere hierarchisch digital abzubilden, auszuwerten und mit komplementären genetischen und ökologischen Daten zu korrelieren. Hierzu werden instrumentelle und methodische Lösungen für gemeinsame Anforderungen aus zwei Bereichen der aktuellen Forschung in den Lebenswissenschaften erarbeitet: (1) kleine Wirbeltiere, die wichtige Modellorganismen für die Entwicklungsbiologie und medizinische Forschung darstellen; (2) Insekten, die Schlüsselfunktionen in Ökosystemen erfüllen und als Bestäuber sowie in der biologischen Schädlingsbekämpfung große gesellschaftliche Relevanz besitzen. Jedoch erfordert eine umfassende Untersuchung beider Organismengruppen eine bisher nicht verfügbare qualitative und quantitative hierarchische 3D-Bildgebung mit hohem Probendurchsatz und adaptivem Gesichtsfeld. Ziel von HIGH-LIFE ist es, experimentelle Techniken nebst Datenerfassungs- und -verarbeitungs-Pipelines für die Digitalisierung der Morphologie kleiner Tiere mittels Synchrotronstrahlung zu etablieren. Durch die im Projekt entwickelten Protokolle werden dosis- und zeitoptimierte Hochdurchsatz- und in vivo-Messungen, sowie die Visualisierung und durch künstliche Intelligenz unterstützte korrelative Analysen der 3D-Datensätze ermöglicht. Hierzu wird insbesondere ein adaptiv einstellbares Gesichtsfeld realisiert, welches sowohl die Bildgebung ganzer Tiere, als auch ausgewählter morphologischer Details mit höherer Auflösung erlaubt. Ebenso werden Bildgebungsmodalitäten in Bezug auf Kontrast, Signal-zu-Rauschen-Verhältnis und Dosiseffizienz optimiert und die Kompatibilität zu (semi-)automatischer Segmentierung durch dedizierte Datenanalyse-Pipelines gewährleistet. Die hierzu erforderliche Instrumentierung sowie die entwickelte Pipeline werden final als zweiter Messplatz an P23 an PETRA III installiert und perspektivisch den Nutzern zur Verfügung gestellt.