Das Projekt "Expressed Sequence Tags (ESTS) of Toxic Algae (ESTTAL)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Harmful algal blooms (HABs) are caused by local proliferation of algae, with deleterious consequences, particularly in coastal waters throughout the world. Negative environmental effects include toxicity to human consumers of seafood, marine faunal mortalities or morbidity, habitat damage, disruption of marine food webs and economic losses to fishing, aquaculture, and tourism. In Europe, socio-economic factors and human health risk have led to comprehensive surveillance programmes for harmful microalgae and their toxins. Among harmful microalgae and cyanobacteria in European marine and brackish waters, many produce potent neurotoxins, ichthyotoxins or hepatotoxins. Although structural elucidation of many of these groups of toxins has advanced, much less is known about biosynthetic pathways and gene regulation in toxigenic species. We propose a limited genomic study of expressed sequence tags (ESTs) for toxigenic representatives of major eukaryotic microalgal groups, including dinoflagellates, raphidophytes, prymnesiophytes and diatoms, and cyanobacteria. Cultures will be grown under various environmental conditions to investigate the effects of external forcing functions on gene expression linked to toxicity and growth. After cloning of cDNA of toxigenic strains pooled from cultures grown under these different conditions into plasmid vectors, about 10,000 clones from each taxon will be randomly sequenced for ESTs. Our approach is to annotate the ESTs and attempt to identify genes associated with toxin production. DNA microarrays will be developed for screening of toxigenic and non-toxigenic strains. In addition, the sequence data will be analysed to identify other genes that may be involved in cell regulation or growth, cell cycle events, stress response and the induction of sexuality. Cultures will be grown under various environmental conditions to investigate the effects of external forcing functions on gene expression linked to toxicity and growth. Successful completion of this project will yield new information on microalgal and cyanobacterial genomic sequences for a diversity of taxa and will assist in the diagnosis of genes related to toxin biosynthesis and the formation of toxic blooms.
Das Projekt "Teilprojekt F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf e.V., Institut für Ressourcenökologie, Abteilung Biogeochemie durchgeführt. Das Migrationsverhalten von Radionukliden in bergbaulichen und städtischen Abwässern soll im Teilprojekt 4 'Kontaminierte Wässer' untersucht werden. In Arbeitspaket 4.3 wird angestrebt, mögliche Radionuklidakkumulationen in oder an der Zelle zu lokalisieren und, wenn möglich, deren Speziation aufzuklären. Für kontaminierte Wässer des Uranbergbaus in Sachsen/Thüringen sind Untersuchungen zu den Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen, insbesondere der Eukaryonten, mit Uran und deren Einfluss auf das Migrationsverhalten in gefluteten Bergbaugruben vorgesehen (AP 4.3). AP 4.3 untersucht mit Hilfe mikroskopischer und spektroskopischer Methoden Wechselwirkungen von Uran mit in Urangruben identifizierten Mikroorganismen (Bakterien und Eukaryonten) in Reinkulturen, um herauszufinden, ob diese Mikroorganismen in der Lage sind, Uran in umweltrelevanten Konzentrationen zu immobilisieren.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Lehr- und Forschungsgebiet Ökosystemanalyse (ESA) durchgeführt. Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, über die Entwicklung eines kombinierten wirbeltierbasierten Sedimentkontakttests für die Untersuchung von Teratogenität, Neurotoxizität, Gentoxizität, Mutagenität und Ah-Rezeptor-Agonisten sowie eines Sedimentkontakttests für Genexpressionsanalysen (DNA-Arrays und RT-PCR) mit Danio rerio-Embryonen einen Beitrag für: - die Entwicklung geeigneter Testsysteme zur Bewertung der bioverfügbaren spezifischen Toxizität von Sedimenten - für das Verständnis der beteiligten zellulären Mechanismen - für die Klärung der Kausalität der biologischen Effekte zu leisten. Langfristiges Ziel soll die Entwicklung eines DNA-Chips sein, der spezifischer Gene enthält und sich zum Einsatz für Umweltscreenings eignet.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Zoologie, Abteilung V Morphologie & Ökologie, Arbeitsgruppe Aquatische Ökologie und Toxikologie durchgeführt. Im Verbundvorhaben DanTox soll ein eukaryontisches Testkonzept entwickelt werden, das ökotoxikologiosch messbare Effekte schadstoffbelasteter Sedimente mit verschiedenen biologischen Endpunkten (Biomarker zu Teratogenität, Gentoxizität, Mutagenität, Ah-Rezeptorvermittelter Toxizität, Neuroxizität) sowie auf dem Level der Genexpression (DNA-Arrays, RT-PCR) untersucht werden, um molekulares und physiologisches Grundlagenwissen zu den Mechanismen der Schadwirkung auf Embryonen des Zebrabärblings (Danio rerio) zu erlangen. Das vorliegende Teilprojekt setzt hierzu sich neben konventionellen Techniken wie Licht- und -elektronenmikroskopie vor allem moderne bildgebende Verfahren zur Visualisierung toxischer Effekte in lebenden Zellen und gesamten Embryonen des Zebrabärblings ein. Als für die Ökotoxikologie neue Verfahren werden Techniken zum Live Imaging der Induktion von Cytochrom P450 und zum Imaging von intrazellulären Calciumoszillationen in Fischzellen eingebracht. Ein besonderer Schwerpunkt soll auf der Erfassung von toxischen Effekten in der Entwicklung neurologischer Strukturen und Funktionen liegen. In enger Absprache mit den Kooperationspartnern werden befruchtete Eier und Embryonen des Zebrabärblings ausgewählten Monosubstanzen und Sediment(extrakt)en belastet und auf die genannten Endpunkte hin untersucht. Die Spezifität der beobachteten Wirkungen soll über den Vergleich der Befunde mit bereits vorhandenen Daten und über Aufdotierungsexperimente ermittelt werden.
Das Projekt "Molecular identification of eukaryotic communities from polar glacial ice cores BIOICE-UC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Institut für Zoologie, Biozentrum Köln, Arbeitsgruppe Allgemeine Ökologie durchgeführt.
Das Projekt "SO237 - PROTABYSS: Analyse der Protozoengemeinschaften der abyssalen Tiefsee des südlichen Nordatlantiks (ProtAbyss)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Institut für Zoologie, Biozentrum Köln, Arbeitsgruppe Allgemeine Ökologie durchgeführt. Obwohl das Abyssal den größten benthischen Lebensraum auf der Erde darstellt, sind mikrobielle Eukaryoten bisher kaum untersucht worden. Dies steht in krassem Widerspruch zur potentiellen Bedeutung der Protisten für den Stofffluss und den Bakterienkonsum in der Tiefsee. Die Untersuchung der abyssalen Protisten von verschiedenen Tiefseebecken des südlichen Nordatlantik soll einen globalen Vergleich der Tiefsee-Nanofauna erlauben. Wir rechnen mit einer einzigartigen Gemeinschaft von Protisten, die signifikante Unterschiede zu anderen marinen Habitaten aufweist. Die Untersuchungen sollen zusammen mit dem Projekt VEMA-TRANSIT durchgeführt werden. Dadurch entsteht die einzigartige Möglichkeit, die gefunden Besiedlungsmuster auf verschiedenen Größenstufen der Tiefseeorganismen vergleichend zu analysieren. Wir wollen an Bord der R/V Sonne mit einem Multicorer Sedimentproben nehmen, Protisten isolieren, kultivieren und zusätzlich Proben fixieren, um im Labor in Köln RNA- und DNA- und Proteom-Analysen durchzuführen. Neben dem Vergleich der unterschiedlichen Techniken wollen wir isolierte Protisten aus der Tiefsee unter Druck kultivieren und Genexpressionsmuster bei Druckinkubation analysieren, um typische Tiefseeprotisten zu identifizieren. Wir erwarten ein komplett neues Verständnis der Rolle der Nano- und Mikroprotisten (heterotrophe Flagellaten, Amöben und Ciliaten), die sehr viel artenreicher als die traditionell berücksichtigten Foraminiferen sind.
Das Projekt "TEPS: Entstehung von Toxizitaet und Ausbreitung toxischer Eukaryonten/Prokaryonten-Systeme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. (AWI) durchgeführt. The project TEPS is a multidisciplinary, collaborative project funded by the German Ministry for Education, Research, Science and Technology to investigate the complex interaction between various prokaryotes and eukaryotes to produce toxins in the marine ecosystems of the North and Baltic Seas. TEPS will examine the genetic relationships among toxic and non-toxic strains of selected microalgae and sponges; the role of marine bacteria in influencing toxic, microalgal blooms in the North and Baltic Sea; the possible role of toxic sponges and/or protozoa in harbouring toxic bacteria and the influence of these toxic assemblages on the development of algal blooms and toxin production; and the toxin profiles produced by the algae, sponges, protozoans and bacteria under different growth conditions. The project will consist of three phases. During the characterisation phase we will carry out: 1) a morphological and molecular characterisation of selected toxic and non toxic strains of microalgae, 2) a molecular characterisation of their associated bacteria and free-living bacteria isolated during toxic algal blooms and at other times when toxic bacteria are know to be present in high numbers in the water column, 3) a molecular characterisation of the sponges and their associated bacterio-flora, 4) a molecular characterisation of the associated bacterio-flora from the protozoa, 5) a biochemical characterisation of the toxins produced by the microalgae, the bacteria, the sponges and the protozoans and a study of their mode of action. During the experimental phase culture experiments will be carried out to study the effects of biotic and abiotic factors on toxin production by the microalgae, the bacteria, the protozoans and the sponges. Mixed culture experiments will be used to test biotic effects on the production of toxins. A biochemical characterisation of the toxin produced and a study of the mode of action of the toxins will be performed from each biotic and abiotic factor tested. During the developmental phase we will design probes for the toxic organisms and prepare a description of the biotic and abiotic factors influencing toxicity under our test conditions. Gene probe specificity will be tested using flow cytometry and in-situ hybridis ation using Confocal Microscopy. A microtiter plate detection system for toxic organisms will be developed. Localisation of the probes in the microalgae, the protozoa and in the sponge tissue will be performed with CM using fluorescently-labelled probes and and TEM using gold labelling if necessary. It is hoped that the results from this phase will be used to further the development of an early-warning system for toxic events.
Das Projekt "Vorhaben: Molekulare Taxonomie und molekulare Testsysteme auf zellulaerer Ebene" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von B.R.A.I.N. Biotechnology Research and Information Network AG durchgeführt. Die molekularbiologischen Beitraege seitens BRAIN zum Verbundvorhaben gliedern sich in a) Molekulare Taxonomie; Ziel der Genotypisierung der eukaryontischen marinen Mikroorganismen ist die Zuordnung der Naturisolate zu beschriebenen Pilzen und zur Charakterisierung der Diversitaet. Die Analyse der 18S rRNA-Gene liefert Sequenzdaten, mit Hilfe derer durch Computeralgorithmen eine molekulare Phylogenie erstellt und die Diversitaet dokumentiert werden kann. b) Ziel dieses Teilprojektes ist die Etablierung eines auf Saeugerzellen basierenden Assaysystems zur Identifizierung neuartiger Rezeptorliganden fuer eine Nutzung zur Therapie immunologischer Dysfunktionen. Im Rahmen des Projektes soll anhand des Assays nach pharmazeutisch nutzbaren Effektoren aus marinen Pilzen gesucht werden. Das Assaysystem soll sowohl die Charakterisierung von bisher unzulaenglich beschriebenen Rezeptoren hinsichtlich ihrer Ligandenspezifitaet als auch das Auffinden neuer Wirkstoffe fuer pathologisch relevante Rezeptoren ermoeglichen.
Das Projekt "BioIndustrie 2021 - Clib 2021: Präparatives zellfreies eukaryotisches System für die Darstellung von Antikörperfragmenten, posttranslational modifizierten Proteinen und Membranproteinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rina-Netzwerk RNA Technologien GmbH durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist es, ein System mit hoher Syntheseausbeute und Qualität für Fab Antikörper und glykosylierte sowie Membranproteine aufzubauen. Dazu soll das etablierte Verfahren der zellfreien Proteinsynthese basierend auf Insektenzellen mit der Technologie der 'Continous Exchange Cell-Free' (CECF) Proteinsynthese verknüpft und als robuste Methode etabliert werden. Dabei sollen erstmalig die von der pharmazeutischen Industrie geforderten Syntheseausbeuten erreicht werden. Ausgangspunkte sind RiNAs eukaryotisches Proteinsynthesesystem, mit dem bereits Glykoproteine und einfache Membranproteine in Vesikel synthetisiert werden sowie ein System zur Herstellung disulfidverbrückter Proteine wie z.B. Antikörperfragmente in analytischer Menge. Diese sollen durch biochemische Anpassungen vereint und anschließend mit dem CECF Verfahren kompatibel gemacht werden. Die Projektteile umfassen (I) die generelle Leistungssteigerung des Systems durch biochemische Optimierung, (II) die Generierung und den Einsatz funktionalisierter Membranvesikel sowie (III) die Evaluierung der erstellten Protokolle durch die Produktion und Qualitätsanalyse ausgewählter Membranproteine mit pharmakologischer Relevanz.
Das Projekt "Genetic microdiversity and ecology of protists" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universite de Neuchatel, Institut de Biologie durchgeführt. Protists (eukaryotes excluding plants, animals and fungi) represent a major element on the Earth's biodiversity. They play a key role in all ecosystems through their contribution to processes such as nutrient cycling or photosynthesis. However, our knowledge of their diversity and biology is very limited, which hinders our understanding of the full diversity of live on Earth and the respective roles of different groups of organisms. In this project, we aim to get an accurate picture of the diversity of a model group of protists, the euglyphid testate amoebae, and to understand the evolutionary patterns and phylogenetic relationships among lineages. Recent research on unicellular eukaryotes has considerably changed our understanding of the diversity, evolution and biology of these microorganisms, but many open questions remain. One of these, which we address in this project, is the long-lasting but still unresolved debate referred to here as the 'cosmopolitanism theory': Based on the fact that free-living protists build enormous populations in nature, and also on their high dispersal capacities, it has been argued that most species are cosmopolitan, and can be found wherever suitable conditions for the growth can be met. A corollary of this postulate is that appearance of new species must occur in sympatry (i.e. within the same geographic region), and is therefore a rare event. Accordingly, a relatively small number of species should be found across all ecosystems on Earth. However, environmental surveys of protist genetic diversity are revealing year after year a considerable and mostly unknown diversity. The great amount of genetic data that are accumulating in databases raises the question of the exact roles of these mostly unknown organisms in ecosystems. Thus, there is a conflict between the low diversity of free-living protists that the cosmopolitanism theory predicts and the high taxonomic and supposed related functional diversity observed from environmental DNA surveys. Studying the huge diversity of eukaryotic microorganisms in a single project is not possible. We therefore decided to focus our investigation on a group of model organisms, the euglyphid testate amoebae. We will first determine the environmental genetic diversity within this group. Furthermore, we will evaluate, for a single species, Assulina seminulum, the correlation between geographical distance and genetic diversity. A third part of the project will be to assess the relative influences of environmental conditions and genetic diversity on the morphological diversity of species.
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