Das Projekt "Einfluss eines rekombinanten humanen P450-Systems auf endogene Inhaltsstoffe in transformierten Pflanzen von Nicotiana tabacum L." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Biologie V, Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik durchgeführt. Pflanzliche P450-Enzyme besitzen sowohl Aufgaben im Primär- und Sekundärstoffwechsel der Pflanzen als auch in der Metabolisierung von Xenobiotika einschließlich Herbiziden. Da z.B. Mais eine natürliche Resistenz gegenüber dem Triazin-Herbizid Atrazin aufweist, konnten suszeptible Wildpflanzen, die bei Feldanbau neben den Kulturpflanzen aufkommen, durch Anwendung des Herbizids ohne Schädigung der Kulturpflanzen selektiv bekämpft werden (Herbizidselektivität). Kulturpflanzen wie z.B. Tabak und Kartoffel, die keine oder nur eine unzureichende natürliche Resistenz gegenüber einem bestimmten Herbizid besitzen, können durch Agrobacterium tumefaciens-vermittelte Transformation mit einem Säuger-P450-Isoenzym (z.B. CYP1A1 oder CYP1A2) Herbizid-resistent werden. Seit einigen Jahren gibt es in dieser Richtung Bestrebungen, P450-transgene Pflanzen herzustellen. Aufgrund der überlappenden, breiten Substratspezifität des jeweils eingebrachten Säuger-P450-Isoenzyms (Ratte, Mensch) wird in den transgenen Pflanzen meist eine multiple Resistenz gegen verschiedene Herbizide mit unterschiedlichen Strukturen und Wirkmechanismen beobachtet. Vor der Vermarktung von transgenen Pflanzen müssen diese in Feldversuchen getestet werden. Dabei wird die Verträglichkeit des Genproduktes, die Eigenschaften der modifizierten Pflanze, die Expressionsstabilität des eingebrachten Fremd-Gens und mögliche ökologische Auswirkungen untersucht. Zusätzlich sollte neben der Substratspezifität des fremden P450-Isoenzyms gegenüber Xenobiotika getestet werden, ob pflanzliche Sekundärmetaboliten als Substrate in Frage kommen. Außerdem sind mögliche Einflüsse auf den normalen Stoffwechsel der Pflanzen von Interesse, die sich auf den Phänotyp der Pflanzen auswirken können. Z.B. wurde bei Cyp2c14-transformierten Tabak-Pflanzen (aus Kaninchen) eine verstärkte Seneszenz beschrieben, die sich in einem verringertem Chlorophyll-Gehalt, einem erhöhten Gehalt an Abbauprodukten der Lipid-Peroxidation und einem Abbauprodukt des Nornicotins und in einer Abnahme des Nicotin-Gehaltes äußerte. Außerdem wuchsen die Pflanzen langsamer und brauchten mehr Zeit zur Bewurzelung. Dies sind Anzeichen dafür, dass das Einbringen eines Fremd-P450-Gens in Tabak über die oxidative Veränderung der Membranlipide oder -sterole und damit über die Veränderung der Membranstruktur, durch einen hormonellen Eingriff durch Umsetzung eines Brassinosteroids oder die Unterdrückung endogener P450-Gene möglicherweise schwerwiegende metabolische Auswirkungen zur Folge haben kann. Vor diesem Hintergrund wurde untersucht, ob die Agrobakterien-vermittelte Transformation von Tabak mit der cDNA des humanen CYP1A2 Auswirkungen auf den endogenen Nicotin-Gehalt der Pflanzen zur Folge haben. CYP1A2 gehört dabei neben anderen Isoenzymen im Gegensatz zu den Hauptenzymen CYP2A6, CYP2B6 und CYP2D6 zu den Isoenzymen, die Nicotin nur bei hoher Substratkonzentration umsetzen. Nicotin besitzt dabei als natürliches Insektizid eine wichtige ökol u.s.w.
Das Projekt "Die Nahrungswahl von Drahtwürmern (Coleoptera: Elateridae) im Agrarland und ihre Beeinflussung durch Umweltfaktoren analysiert mittels Stabiler Isotope" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Ökologie durchgeführt. Einige Drahtwurmarten, vor allem jene der Gattung Agriotes, sind weltweit als bedeutende Schädlinge an verschiedensten Kulturpflanzen bekannt. Es wird angenommen, dass bestimmte Bodenparameter (z.B. Humusgehalt, Feuchte) sowie das Angebot an Unkräutern die Nahrungswahl der Drahtwürmer entscheidend beeinflussen. Im Freiland konnten diese Beziehungen bis heute jedoch nicht nachgewiesen werden. Mit Hilfe der Analyse stabiler Isotope ist dies nun möglich. Anhand der Isotopensignaturen von Drahtwürmern, die in Feld- und Grünlandstandorten in ganz Mitteleuropa gesammelt wurden, wird nun erstmals deren Nahrungsspektrum untersucht. Zusätzliche Laborexperimente ergänzen die Befunde aus dem Freiland und helfen bei ihrer Interpretation. Weiters wird das Nahrungswahlverhalten mit bestimmten Bodenparametern in Beziehung gesetzt, um zu analysieren, ob und in welcher Weise diese die Nahrungswahl der Drahtwürmer und ihr Schadpotential beeinflussen. Die Ergebnisse dieses Projektes liefern neue Einsichten in die Nahrungsökologie von Drahtwürmern und stellen eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung nachhaltiger Regulationsmaßnahmen dar.
Das Projekt "Neue Wege in der Regulation von Drahtwürmern unter besonderer Berücksichtigung des Biologischen Landbaus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Ökologie durchgeführt. Zunehmende Ertragsverluste im biologischen und konventionellen Kartoffel-, Mais-, und Gemüseanbau aufgrund von Drahtwürmern, Larven der Schnellkäfer (Elateridae), waren der Anlass für dieses Kooperationsprojekt. Dieses Projekt zielt einerseits darauf ab entscheidende Wissenslücken zur Verbreitung der Drahtwurmarten in Österreich zu schließen und andererseits neue Methoden der Risikoabschätzung und der Drahtwurmbekämpfung zu evaluieren. Die Eckpunkte des Projektes sind (1) Erfassung der Drahtwurmarten und ihrer Verbreitung im biologischen und konventionellen Ackerbau, (2) Bestimmung der für das Auftreten von Drahtwürmern relevanten Umweltparameter, (3) Entwicklung einer molekularen Bestimmungsmethode für alle Mitteleuropäischen Agriotes-Arten zur sicheren Determination der larvalen Stadien, (4) Entwicklung eines verlässlichen Prognoseverfahrens und (5) Evaluierung von pflanzenbaulichen Maßnahmen zur direkten Drahtwurmkontrolle.