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Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Pappeln werden in Kurzumtriebsplantagen (KUP) für die Produktion von Bioenergie angebaut. Während der gesamten Zeit ist die Plantage Pilzerregern ausgesetzt, die schwere Schäden an den Bäumen verursachen können. Die meisten der schädlichen Pilzerreger bei der Pappel sind biotrophe Rostpilze der Gattung Melampsora. Die kosmopolitische Art Melampsora larici-populina stellt die größte Bedrohung für Pappelplantagen dar, da sie jährlich Wachstumseinbußen von bis zu 50 Prozent verursacht. Pflanzen erkennen Pilze über Rezeptoren, die das Pathogen-assoziierte molekulare Muster ('pathogen-associated molecular pattern'; PAMP) Chitin als Ligand binden. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind 'Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinasen' (LysM-RLKs). Analysen der Chitin-Signalkette in dikotyledonen Pflanzen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs miteinander interagieren müssen, um einen funktionellen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pflanzen eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Auf der anderen Seite müssen pilzliche Symbionten diese Immunantwort umgehen oder unterdrücken, um die Etablierung einer Mykorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren als Modulatoren der pflanzliche Immunantwort eine Rolle spielen. Ferner wird die Kommunikation zwischen der Pflanze und dem Mykorrhizapilz durch pilzliche Myc-Faktoren erleichtert, die von LysM-Rezeptoren des Wirts wahrgenommen werden. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, LysM-RLK-Gene in Pappeln und LysM-Effektor-Gene in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria bicolor zu identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert werden, um dann ausgewählte Gene für die Verbesserung von Pathogenresistenz und Mykorrhizierung zu nutzen. Zu diesem Zweck werden transgene Linien hergestellt. Zusätzlich ist geplant CRISPR/Cas9 zur Genom-Editierung zu verwenden.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Albrecht-von-Haller Institut für Pflanzenwissenschaften, Abteilung Zellbiologie der Pflanze durchgeführt. Pappeln werden in Kurzumtriebsplantagen (KUP) für die Produktion von Bioenergie angebaut. Während der gesamten Zeit ist die Plantage Pilzerregern ausgesetzt, die schwere Schäden an den Bäumen verursachen können. Die meisten der schädlichen Pilzerreger bei der Pappel sind biotrophe Rostpilze der Gattung Melampsora. Die kosmopolitische Art Melampsora larici-populina stellt die größte Bedrohung für Pappelplantagen dar, da sie jährlich Wachstumseinbußen von bis zu 50 Prozent verursacht. Pflanzen erkennen Pilze über Rezeptoren, die das Pathogen-assoziierte molekulare Muster ('pathogen-associated molecular pattern'; PAMP) Chitin als Ligand binden. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind 'Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinasen' (LysM-RLKs). Analysen der Chitin-Signalkette in dikotyledonen Pflanzen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs miteinander interagieren müssen, um einen funktionellen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pflanzen eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Auf der anderen Seite müssen pilzliche Symbionten diese Immunantwort umgehen oder unterdrücken, um die Etablierung einer Mykorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren als Modulatoren der pflanzliche Immunantwort eine Rolle spielen. Ferner wird die Kommunikation zwischen der Pflanze und dem Mykorrhizapilz durch pilzliche Myc-Faktoren erleichtert, die von LysM-Rezeptoren des Wirts wahrgenommen werden. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, LysM-RLK-Gene in Pappeln und LysM-Effektor-Gene in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria bicolor zu identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert werden, um dann ausgewählte Gene für die Verbesserung von Pathogenresistenz und Mykorrhizierung zu nutzen. Zu diesem Zweck werden transgene Linien hergestellt. Zusätzlich ist geplant CRISPR/Cas9 zur Genom-Editierung zu verwenden.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Landschaftsbiogeochemie durchgeführt. StaPlaRes entwickelt neuartige Technologien im Rahmen der Harnstoff-Düngung mit dem Ziel größtmöglicher Ressourceneffizienz und Umweltschonung. Geprüft werden zwei innovative Verfahren: (1) Stabilisierung: Die kombinierten N-Stabilisierung mit Urease- und Nitrifikationshemmern soll eine signifikante Minderung von N-Verlusten bewirken. (2) Injektion: Durch ein spezielles Side-Dressing, bei dem Harnstoff auch in stehenden Beständen platziert werden kann, sollen NH3-Verluste gemindert werden. Begleitend erfolgen Versuche zum verlustmindernden und ertragssteigenden Potenzial der innovativen Technologien im Gewächshaus. Zentrales Ziel aller Maßnahmen ist die signifikante Erhöhung der N-Effizienz und eine deutliche Senkung der Dünger-N-Verluste. Die Bewertung der Verfahren erfolgt über mittels Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen. Es wurden sechs Arbeitspakete (AP) definiert. Das zentrale Versuchsmodul ist ein dreigliedriger Fruchtfolgeversuch (AP 1). Außerdem werden gasförmige N-Verluste in Form von NH3 (AP 2) und N2O (AP 3) gemessen. In begleitenden Gewächshaus-, Labor- und Lysimeterversuchen werden Effekte der Stabilisierung und Injektion auf N-Umsatzprozesse untersucht (AP 4). Eine weiterführende Bewertung erfolgt durch Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen (AP 5). Der Verbund beinhaltet den zeitnahen Transfer der Erkenntnisse in die landwirtschaftliche Praxis (AP 6). In Teilprojekt 5 werden AP 3 und AP 4 bearbeitet. Schwerpunkte sind die Koordination der Messungen und Berechnungen von N2O-Verlusten sowie Modellversuche zur Denitrifikation.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Büsgen-Institut, Abteilung Forstbotanik und Baumphysiologie durchgeführt. Pappeln werden in Kurzumtriebsplantagen (KUP) für die Produktion von Bioenergie angebaut. Während der gesamten Zeit ist die Plantage Pilzerregern ausgesetzt, die schwere Schäden an den Bäumen verursachen können. Die meisten der schädlichen Pilzerreger bei der Pappel sind biotrophe Rostpilze der Gattung Melampsora. Die kosmopolitische Art Melampsora larici-populina stellt die größte Bedrohung für Pappelplantagen dar, da sie jährlich Wachstumseinbußen von bis zu 50 Prozent verursacht. Pflanzen erkennen Pilze über Rezeptoren, die das Pathogen-assoziierte molekulare Muster ('pathogen-associated molecular pattern'; PAMP) Chitin als Ligand binden. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind 'Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinasen' (LysM-RLKs). Analysen der Chitin-Signalkette in dikotyledonen Pflanzen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs miteinander interagieren müssen, um einen funktionellen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pflanzen eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Auf der anderen Seite müssen pilzliche Symbionten diese Immunantwort umgehen oder unterdrücken, um die Etablierung einer Mykorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren als Modulatoren der pflanzliche Immunantwort eine Rolle spielen. Ferner wird die Kommunikation zwischen der Pflanze und dem Mykorrhizapilz durch pilzliche Myc-Faktoren erleichtert, die von LysM-Rezeptoren des Wirts wahrgenommen werden. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, LysM-RLK-Gene in Pappeln und LysM-Effektor-Gene in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria bicolor zu identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert werden, um dann ausgewählte Gene für die Verbesserung von Pathogenresistenz und Mykorrhizierung zu nutzen. Zu diesem Zweck werden transgene Linien hergestellt. Zusätzlich ist geplant CRISPR/Cas9 zur Genom-Editierung zu verwenden.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH durchgeführt. StaPlaRes entwickelt neuartige Technologien im Rahmen der Harnstoff-Düngung mit dem Ziel größtmöglicher Ressourceneffizienz und Umweltschonung. Geprüft werden zwei innovative Verfahren: (1) Stabilisierung: Die kombinierten N-Stabilisierung mit Urease- und Nitrifikationshemmern soll eine signifikante Minderung von N-Verlusten bewirken. (2) Injektion: Durch ein spezielles Side-Dressing, bei dem Harnstoff auch in stehenden Beständen platziert werden kann, sollen NH3-Verluste gemindert werden. Begleitend erfolgen Versuche zum verlustmindernden und ertragssteigenden Potenzial der innovativen Technologien im Gewächshaus. Zentrales Ziel aller Maßnahmen ist die signifikante Erhöhung der N-Effizienz und eine deutliche Senkung der Dünger-N-Verluste. Die Bewertung der Verfahren erfolgt über mittels Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen. Es wurden sechs Arbeitspakete (AP) definiert. Das zentrale Versuchsmodul ist ein dreigliedriger Fruchtfolgeversuch (AP 1). Außerdem werden gasförmige N-Verluste in Form von NH3 (AP 2) und N2O (AP 3) gemessen. In begleitenden Gewächshaus-, Labor- und Lysimeterversuchen werden Effekte der Stabilisierung und Injektion auf N-Umsatzprozesse untersucht (AP 4). Eine weiterführende Bewertung erfolgt durch Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen (AP 5). Der Verbund beinhaltet den zeitnahen Transfer der Erkenntnisse in die landwirtschaftliche Praxis (AP 6). In Teilprojekt 1 werden AP 1 bis 3, AP 4 und AP 6 bearbeitet. Schwerpunkte sind die Koordination der N-stabilisierten Düngung, ein Fruchtfolgeversuch inklusive N2O- und NH3-Messungen, Gefäß- und Modellversuche sowie Verwertungsansätze. Aufträge an den Deutschen Wetterdienst und die Firma EurochemAgro beinhalten die Entwicklung agrarmeteorologischer Tools und eines NH3-Emissionsmodells.

Teilprojekt 8

Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie durchgeführt. StaPlaRes entwickelt neuartige Technologien im Rahmen der Harnstoff-Düngung mit dem Ziel größtmöglicher Ressourceneffizienz und Umweltschonung. Geprüft werden zwei innovative Verfahren: (1) Stabilisierung: Die kombinierten N-Stabilisierung mit Urease- und Nitrifikationshemmern soll eine signifikante Minderung von N-Verlusten bewirken. (2) Injektion: Durch ein spezielles Side-Dressing, bei dem Harnstoff auch in stehenden Beständen platziert werden kann, sollen NH3-Verluste gemindert werden. Begleitend erfolgen Versuche zum verlustmindernden und ertragssteigenden Potenzial der innovativen Technologien im Gewächshaus. Zentrales Ziel aller Maßnahmen ist die signifikante Erhöhung der N-Effizienz und eine deutliche Senkung der Dünger-N-Verluste. Die Bewertung der Verfahren erfolgt über mittels Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen. Es wurden sechs Arbeitspakete (AP) definiert. Das zentrale Versuchsmodul ist ein dreigliedriger Fruchtfolgeversuch (AP 1). Außerdem werden gasförmige N-Verluste in Form von NH3 (AP 2) und N2O (AP 3) gemessen. In begleitenden Gewächshaus-, Labor- und Lysimeterversuchen werden Effekte der Stabilisierung und Injektion auf N-Umsatzprozesse untersucht (AP 4). Eine weiterführende Bewertung erfolgt durch Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen (AP 5). Der Verbund beinhaltet den zeitnahen Transfer der Erkenntnisse in die landwirtschaftliche Praxis (AP 6). In Teilprojekt 8 werden AP 4 und AP 6 bearbeitet. Schwerpunkte sind Lysimeterversuche, die Einbeziehung von Ergebnissen in ein neues Düngebedarfs- und Bilanzierungsmodell sowie der Wissenstransfer.

Teilprojekt 7

Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landesanstalt für Landwirtschaft und Gartenbau Sachsen-Anhalt durchgeführt. StaPlaRes entwickelt neuartige Technologien im Rahmen der Harnstoff-Düngung mit dem Ziel größtmöglicher Ressourceneffizienz und Umweltschonung. Geprüft werden zwei innovative Verfahren: (1) Stabilisierung: Die kombinierten N-Stabilisierung mit Urease- und Nitrifikationshemmern soll eine signifikante Minderung von N-Verlusten bewirken. (2) Injektion: Durch ein spezielles Side-Dressing, bei dem Harnstoff auch in stehenden Beständen platziert werden kann, sollen NH3-Verluste gemindert werden. Begleitend erfolgen Versuche zum verlustmindernden und ertragssteigenden Potenzial der innovativen Technologien im Gewächshaus. Zentrales Ziel aller Maßnahmen ist die signifikante Erhöhung der N-Effizienz und eine deutliche Senkung der Dünger-N-Verluste. Die Bewertung der Verfahren erfolgt über mittels Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen. Es wurden sechs Arbeitspakete (AP) definiert. Das zentrale Versuchsmodul ist ein dreigliedriger Fruchtfolgeversuch (AP 1). Außerdem werden gasförmige N-Verluste in Form von NH3 (AP 2) und N2O (AP 3) gemessen. In begleitenden Gewächshaus-, Labor- und Lysimeterversuchen werden Effekte der Stabilisierung und Injektion auf N-Umsatzprozesse untersucht (AP 4). Eine weiterführende Bewertung erfolgt durch Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen (AP 5). Der Verbund beinhaltet den zeitnahen Transfer der Erkenntnisse in die landwirtschaftliche Praxis (AP 6). In Teilprojekt 7 werden AP 1 bis 3 sowie AP 6 bearbeitet. Schwerpunkte sind ein Fruchtfolgeversuch inklusive N2O- und NH3-Messungen, die wissenschaftliche Koordinierung der Platzierungstechnologie sowie der Wissenstransfer.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme durchgeführt. StaPlaRes entwickelt neuartige Technologien im Rahmen der Harnstoff-Düngung mit dem Ziel größtmöglicher Ressourceneffizienz und Umweltschonung. Geprüft werden zwei innovative Verfahren: (1) Stabilisierung: Die kombinierten N-Stabilisierung mit Urease- und Nitrifikationshemmern soll eine signifikante Minderung von N-Verlusten bewirken. (2) Injektion: Durch ein spezielles Side-Dressing, bei dem Harnstoff auch in stehenden Beständen platziert werden kann, sollen NH3-Verluste gemindert werden. Begleitend erfolgen Versuche zum verlustmindernden und ertragssteigenden Potenzial der innovativen Technologien im Gewächshaus. Zentrales Ziel aller Maßnahmen ist die signifikante Erhöhung der N-Effizienz und eine deutliche Senkung der Dünger-N-Verluste. Die Bewertung der Verfahren erfolgt über mittels Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen. Es wurden sechs Arbeitspakete (AP) definiert. Das zentrale Versuchsmodul ist ein dreigliedriger Fruchtfolgeversuch (AP 1). Außerdem werden gasförmige N-Verluste in Form von NH3 (AP 2) und N2O (AP 3) gemessen. In begleitenden Gewächshaus-, Labor- und Lysimeterversuchen werden Effekte der Stabilisierung und Injektion auf N-Umsatzprozesse untersucht (AP 4). Eine weiterführende Bewertung erfolgt durch Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen (AP 5). Der Verbund beinhaltet den zeitnahen Transfer der Erkenntnisse in die landwirtschaftliche Praxis (AP 6). In Teilprojekt 3 werden AP 1 bis 3 sowie AP 6 bearbeitet. Schwerpunkte sind ein Fruchtfolgeversuch inklusive N2O- und NH3-Messungen sowie der Wissenstransfer.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur Allgemeiner Pflanzenbau, Ökologischer Landbau durchgeführt. StaPlaRes entwickelt neuartige Technologien im Rahmen der Harnstoff-Düngung mit dem Ziel größtmöglicher Ressourceneffizienz und Umweltschonung. Geprüft werden zwei innovative Verfahren: (1) Stabilisierung: Die kombinierten N-Stabilisierung mit Urease- und Nitrifikationshemmern soll eine signifikante Minderung von N-Verlusten bewirken. (2) Injektion: Durch ein spezielles Side-Dressing, bei dem Harnstoff auch in stehenden Beständen platziert werden kann, sollen NH3-Verluste gemindert werden. Begleitend erfolgen Versuche zum verlustmindernden und ertragssteigenden Potenzial der innovativen Technologien im Gewächshaus. Zentrales Ziel aller Maßnahmen ist die signifikante Erhöhung der N-Effizienz und eine deutliche Senkung der Dünger-N-Verluste. Die Bewertung der Verfahren erfolgt über mittels Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen. Es wurden sechs Arbeitspakete (AP) definiert. Das zentrale Versuchsmodul ist ein dreigliedriger Fruchtfolgeversuch (AP 1). Außerdem werden gasförmige N-Verluste in Form von NH3 (AP 2) und N2O (AP 3) gemessen. In begleitenden Gewächshaus-, Labor- und Lysimeterversuchen werden Effekte der Stabilisierung und Injektion auf N-Umsatzprozesse untersucht (AP 4). Eine weiterführende Bewertung erfolgt durch Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen (AP 5). Der Verbund beinhaltet den zeitnahen Transfer der Erkenntnisse in die landwirtschaftliche Praxis (AP 6). In Teilprojekt 4 werden AP 1 bis 3 sowie AP 6 bearbeitet. Schwerpunkte sind ein Fruchtfolgeversuch inklusive N2O- und NH3-Messungen sowie der Wissenstransfer.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut Dynamik komplexer technischer Systeme durchgeführt. Biokatalytische Prozesse, die Enzyme nutzen um chemische Reaktionen effizient und ressourcenschonend zu betreiben, stellen einen wichtigen Teil der Biotechnologie dar, und werden bereits vielseitig z.B. in der chemischen Industrie oder in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. In letzter Zeit werden zellfreie enzymatische Verfahren auch untersucht um das klimaschädliche Treibhausgas CO2 als Rohstoff für die Herstellung von chemischen Produkten zu nutzen. An vielen enzymkatalysierten Reaktionen sind außer den Enzymen und den umzusetzenden Substraten jedoch zusätzliche Cofaktoren (Coenzyme) beteiligt, meist um die Reaktion mit Energie in Form von ATP und/oder Reduktionskraft z.B. durch NAD(P)H zu versorgen. Diese Coenzyme, die oft teuer und chemisch kompliziert sind, werden in den Reaktionen verbraucht und müssen daher ständig neu zugesetzt werden, was den Betrieb erschwert und die ökonomische Bilanz verschlechtert. Zielsetzung des Projekts CORENZ ist es, diese Cofaktoren innerhalb eines zellfreien enzymatischen Systems zu regenerieren und dadurch Enzymsysteme nachhaltig und kostengünstiger in geschlossenen Kreisläufen betreiben zu können.

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