Perennial fodder cropping potentially increases subsoil biopore density by formation of extensive root systems and temporary soil rest. We will quantify root length density, earthworm abundance and biopore size classes after Medicago sativa, Cichorium intybus and Festuca arundinacea grown for 1, 2 and 3 years respectively in the applied research unit's Central Field Trial (CeFiT) which is established and maintained by our working group. Shoot parameters including transpiration, gas exchange and chlorophyll fluorescence will frequently be recorded. Precrop effects on oilseed rape and cereals will be quantified with regard to crop yield, nutrient transfer and H2-release. The soil associated with biopores (i.e. the driloshpere) is generally rich in nutrients as compared to the bulk soil and is therefore supposed to be a potential hot spot for nutrient acquisition. However, contact areas between roots and the pore wall have been reported to be low. It is still unclear to which extent the nutrients present in the drilosphere are used and which potential relevance subsoil biopores may have for the nutrient supply of crops. We will use a flexible videoscope to determine the root-soil contact in biopores. Nitrogen input into the drilosphere by earthworms and potential re-uptake of nitrogen from the drilosphere by subsequent crops with different rooting systems (oilseed rape vs. cereals) will be quantified using 15N as a tracer.
Barley (Hordeum vulgare) is an important cereal grain which serves as major animal fodder crop as well as basis for malt beverages or staple food. Currently barley is ranked fourth in terms of quantity of cereal crops produced worldwide. In times of a constantly growing world population in conjunction with an unforeseeable climate change and groundwater depletion, the accumulation of knowledge concerning cereal growth and rate of yield gain is important. The Nordic Genetic Resource Center holds a major collection of barley mutants produced by irradiation or chemical treatment. One phenotypic group of barley varieties are dwarf mutants (erectoides, brachytic, semidwarf, uzu). They are characterized by a compact spike and high rate of yield while the straw is short and stiff, enhancing the lodging resistance of the plant. Obviously they are of applied interest, but they are also of scientific interest as virtually nothing is known about the genes behind the development of plant dwarfism. The aim of this project is to identify and isolate the genes carrying the mutations by using state of the art techniques for gene cloning at the Carlsberg Laboratory. The identified genes will be connected with the mutant phenotype to reveal the gene function in general. One or two genes will be overexpressed and the resulting recombinant proteins will be biochemically and structurally characterized. The insights how the mutation effects the protein will display the protein function in particular. Identified genes and their mutant alleles will be tested in the barley breeding program of the Carlsberg brewery.
In Gefaessversuchen werden Baumwoll- und Reispflanzen unter verschiedenen Versalzungsgraden angezogen. Es stellen sich bei bestimmten Konzentrationen Schaeden an den Kulturpflanzen ein.
Es wurden die Verbesserungsmoeglichkeiten von Salzboeden im Iran mittels organischer Duengung und Auswaschung sowie die Moeglichkeiten des Futterpflanzenanbaus untersucht.
Mykotoxine sind Metaboliten des Sekundärstoffwechsels mikroskopisch kleiner Pilze, vor allem der Gattung Aspergillus, Penicillium und Fusarium. In bestimmten Konzentrationen wirken sie toxisch für Mensch, Tier und Pflanze. Die als Feldpilze bekannten Fusarien bilden Mykotoxine (Trichothezen und Zearalenon) zum Teil schon während der Wachstums- und Reifungsphase des heimischen Futtergetreides und beim Mais. Trichothezen (Deoxynivalenol, DNO) übt eine zytotoxische Wirkung aus, indem es die Protein- und DNA-Synthese hemmt. Aufgrund seiner hohen Zytotxizität greift die Substanz an verschiedenen Systemen des Körpers ein, so dass infolge einer Abwehrschwäche Fruchtbarkeitsstörungen (Unfruchtbarkeit, Umrauschen), Aborte, Totgeburten und mimifizierte Früchtte sowie Uterusatrophie bei Sauen insbesondere bei Jungsauen aufgetreten sind. Im Gegensatz dazu sind die Zearalenone nicht toxisch. Ihre Aktivität im Tier besteht in einer östrogenen Wirkung, die zu Veränderungen an den Fortpflanzungsorganen und zu Fruchtbarkeitsstörungen beim Schwein führen. Ein Einfluss von Mykotoxin auf die Fruchtbarkeit wurde bisher weitgehend nach Fütterung von mykotoxin-haltigen Futtermitteln beobachtet. Grundlagenerkenntnisse über direkte negative Einflüsse von Mykotoxinen auf die Fruchtbarkeit können mit Hilfe von Untersuchungen mittels In-vitro-Kultivierung von Eizellen und Embryonen, ovariellen und uterinen Zellen gewonnen werden. Die physiologische Aktivität der genannten Zelltypen des weiblichen Reproduktionstraktes kann über funktionelle Tests gemessen werden, die ihrerseits darüber Auskunft geben, in welchem Maße die Leistungen dieser Zellen bzw. Embryonen störanfällig gegenüber Zearalenon und Trichothezen sind.
Aufgrund von Veroeffentlichungen des Bundesumweltamtes soll zumindest die Cadmiumbelastung der landwirtschaftlich genutzten Flaechen der Bundesrepublik eine steigende Tendenz mit u.U. bedrohlichen Folgen aufweisen. In Weiterfuehrung und Ergaenzung unserer seit mehreren Jahren durchgefuehrten Untersuchungen von Wildfutterpflanzen und Wildproben (Muskel, Leber, Niere von Reh-, Rot- und Schwarzwild) sollen in ausgewaehlten Biotopen Ergebnisse ueber das Vorliegen solcher Trends gewonnen werden. Dabei soll Rehwild als 'Kleinbiotop-Indikator' und Rot- und Schwarzwild als gebietsuebergreifende Indikatoren dienen. Da ausserdem immissionsbedingte, geologische, meteorologische, topographische, saisonale, geschlechts- und altersbedingte Parameter mit erfasst werden sollen, ist nach einigen Jahren mit ersten gesicherten Trendaussagen ueber diese Schwermetallbelastung zu rechnen.
Wildformen und alte Sorten werden auf Ertrags- und Qualitaetsmerkmale untersucht und anschliessend vermehrt. Durch Langzeitlagerung bei der Genbank wird das Saatgut als Ausgangsmaterial fuer die Pflanzenzuechtung langfristig zur Verfuegung gestellt.
Bei verschiedenen Kulturpflanzen (Reis, Bohnen, Weizen, Teff, Mais, Futterpflanzen) werden Naehrstoffaufnahme und Ertragsbildung in Abhaengigkeit von der Duengung und des Bodens auf tropischen Standorten (Kolumbien, Aethiopien, Iran, Nigeria) untersucht.
Anlaesslich des Rindersterbens in Nordenham, das durch hohe Bleiemissionen (technische Maengel an der Filteranlage einer Bleihuette) verursacht wurde, untersuchten wir Proben von Boden und Gruenlandaufwuchs aus der Gegend sowie Lebern von verendeten Rindern. An dem Rindersterben von Nordenham wird aufgezeigt, dass die Konzentrationserhoehung der Schwermetalle in Luft, Wasser und Boden zur toxischen Gesamtsituation fuer Mensch und Tier fuehren kann. Folgende Untersuchungen von Blei, Cadmium und Zink wurden durchgefuehrt: 1) Analysen von Bodenproben, 2) Analysen von Futterpflanzen, 3) Analysen von Rinderlebern, 4) Bestimmung von Enzymaktivitaet im Lebergewebe. Die festgestellten toxischen Werte von Schwermetallen in Boden, Pflanzen und tierischen Geweben geben Auskunft ueber die Resorptionsaktivitaet der pflanzlichen und tierischen Zelle. Vegetabilische und animalische Nahrungsmittel sind somit Traeger von Schadstoffen in wechselnden, unkontrollierbaren Konzentrationen.
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