Das Projekt "Pflanzlicher Metabolismus von Xenobiotika" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität München, Fachgebiet Geobotanik.Pflanzen sind den verschiedensten Fremdstoffen ausgesetzt, u.a. auch den von Menschen eingesetzten Xenobiotika, die Bestandteile von Herbiziden, Insektiziden und Wachstumsregulatoren sind. Diese Xenobiotika werden häufig nach Konjugation mit dem Tripeptid Glutathion metabolisiert, kompartimentiert und damit physiologisch inaktiviert. Aber auch endogene Metabolite können in der Pflanze an Glutathion konjugiert und abgebaut werden. Die molekularen Komponenten des pflanzlichen Glutathion-Konjugat-Katabolismus und deren Funktionen sind allerdings noch wenig verstanden und sollen näher untersucht werden. Es ist vorgesehen, diesen metabolischen Weg in Saccharomyces cerevisiae zu modellieren. Die Hefe ist ein ideales System, um den Glutathion Konjugat-Abbau zu rekonstituieren und zu analysieren. Die gewonnenen Erkenntnisse werden zurück auf das Pflanzensystem übertragen. Zusätzliche Ziele sind die funktionellen Analysen der pflanzlichen Glutathion-S-Transferasen und der Phytochelatin-Synthase beim Konjugat-Metabolismus. Zu diesem Ziel werden durchgeführt: i) Expressionsanalysen in Hefe, um Substrat-Spezifitäten innerhalb der Familie der Glutathion-S-Transferasen zu charakterisieren; ii) pflanzengenetische Ansätze, um synthetisch erzeugte Mutanten in Abhängigkeit von der Funktion der Phytochelatin-Synthase zu erkennen; iii) Analyse des Schwefel-Metaboloms in Arabidopsis durch Einsatz von stabilen Schwefel-Isotope und ultrahochauflösender Massenspektroskopie, um die Änderungen in den Poolgrößen von Glutathion und seinen Derivaten zu verfolgen.
Das Projekt "Veraenderungen im Schwefelhaushalt waehrend des Nadelaustriebs von Picea abies" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung.
Das Projekt "EUROSILVA - Biochemische, physiologische und molekulare Grundlagen des Glutathionstoffwechsels in Pappeln" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung und Technologie. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Freiburg, Institut für Forstbotanik und Baumphysiologie.Ziel des Forschungsvorhabens ist es, zu ueberpruefen, (1) welche Konsequenzen eine erhoehte Aktivitaet der Glutathion-Reduktase oder der Glutathion-Synthetase fuer den antioxidativen Stoffwechsel in Pappeln hat und (2) ob eine erhoehte Aktivitaet dieser Enzyme auch zu einer erhoehten Toleranz von Pappeln fuer oxidativen Stress fuehrt. Hierzu sollen normale und transgene Pappeln mit erhoehter Aktivitaet dieser Enzyme des Glutathion-Metabolismus in Hinblick auf ihren antioxidativen Stoffwechsel und ihre Toleranz fuer Ozon als oxidativen Stressfaktor verglichen werden. Mit den Arbeiten sollen die Grundlagen dafuer gelegt werden zu klaeren, ob eine Erhoehung der Aktivitaet dieser Enzyme als ein wichtiges Ziel der Forstpflanzenzuechtung angesehen werden kann. Die Untersuchungen werden in Kooperation mit INRA, Versailles durchgefuehrt. Aufgabe von INRA, Versailles ist es, transgene Pappeln mit erhoehter Glutathion-Reduktase und Glutathion-Synthetase Aktivitaet zu zuechten. Von Seiten des Projektnehmers werden an normalen und transgenen Pappeln Untersuchungen zur Ozon-Toleranz, zum Glutathion-Gehalt und -Stoffwechsel, sowie zum Gehalt und zur Umsetzung von Ascorbat durchgefuehrt.
Das Projekt "Einfluss von Ozon und Trockenstress auf Kulturpflanzen" wird/wurde gefördert durch: Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Graz, Institut für Pflanzenphysiologie.Das vorliegende Forschungsvorhaben soll im Rahmen eines Projektpaketes durchgeführt werden, bei dem nationale und internationale Kooperationen in Form von Teilprojekten vorgesehen sind. Dabei soll anhand eines großen Begasungsversuches der kombinierte Einfluß von Ozon- und Trockenstreß auf Kulturpflanzen (Weizen, Buschbohne) analysiert werden. Der Forschungsschwerpunkt knüpft an Untersuchungsergebnisse des 'European Open Top Chambers Programmes (EOTCP)' an, welches sich im Zuge von Begasungsexperimenten mit den Auswirkungen von singulärem Ozoneinfluß auf Kulturpflanzen beschäftigt hat. Dieser Luftschadstoff führt bei Kulturpflanzen zu Wachstumsverminderungen und folglich zu Ertragseinbußen. Allerdings sind singuläre Ursachen für Störungen nur in den seltensten Fallen zutreffend, vielmehr sind es Stressorenkomplexe, die am natürlichen Standort vorherrschen und auf den pflanzlichen Organismus wirken. Somit besteht ein dringlicher Forschungsbedarf, sogenannte 'modifizierende' Faktoren, die das Reaktions- bzw. Streßverhalten einer Pflanze auf den primären Stressor Ozon beeinflussen, in zukünftige Untersuchungen miteinzubeziehen. Neben dem Faktor Trockenheit will man auch die Annahme prüfen, ob einzelne Entwicklungsstadien der Kulturpflanzen sich in ihrem Reaktionsverhalten in Hinblick auf Streßeinwirkung unterscheiden. Weiters sollen unterschiedliche Varietäten auf ihre Sensibilität bzw. Resistenz jenen Stressoren gegenüber untersucht werden. Im Rahmen des vorliegenden Teilprojektes werden Komponenten des antioxidativen Schutzsystems der pflanzlichen Zelle analysiert. Dazu zählen neben einigen Enzymen (Peroxidasen, Superoxiddismutase) die Antioxidantien Ascorbinsäure, Glutathion und a -Tocopherol. Die Bildung von toxischen Sauerstoffspezies innerhalb der pflanzlichen Zelle und deren Entgiftung durch das antioxidative Schutzsystem stellt ein natürliches Stoffwechselgeschehen dar. Zusätzliche Umweltstressoren, die auf den pflanzlichen Organismus Einfluß nehmen, verursachen eine vermehrte Entstehung von phytotoxischen Sauerstoffverbindungen. Aktive Reaktionen auf diesen oxidativen Streß können anhand von erhöhten Antioxidantiengehalten detektiert werden. Vor allem Änderungen im Redoxzustand von Ascorbinsäure und Glutathion spiegeln einflußnehmenden oxidativen Streß wider. Die oben angeführten Streßenzyme sollen auch im Rahmen einer internationalen Kooperation molekularbiologisch analysiert werden. Eine Untersuchung der Chloroplastenpigmente, ihrer Gehalte und Relationen zueinander, soll ebenfalls durchgeführt werden. Streßeinfluß verursacht eine Verminderung oder Zerstörung photosyntethisch aktiver Chloroplastenpigmente, Verschiebungen von Pigmentgehalten untereinander geben Hinweise auf vorherrschenden oxidativen Streß. Die Arbeitshypothese besteht darin, daß sich vor allem der Faktor Strahlung wesentlich auf bereits durch oxidativen Streß geschwächte Pflanzen auswirken könnte.
Das Projekt "Kanzerogene Inaktivierung durch Konjugierung mit Glutathion" wird/wurde gefördert durch: National Institutes of Health Bethesda. Es wird/wurde ausgeführt durch: Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung, Institut für Toxikologie und Biochemie, Abteilung für Toxikologie.Das Projekt zielt darauf ab, die Rolle der Glutathion-Konjugation in der Entgiftung hydrophober, elektrophiler Karzinogene in intakten Zellen zu klaeren. Dies geschieht in Monolayer-Kulturen etablierter Saeugetierzellen. Der Schwerpunkt liegt bei der Untersuchung der intrazellulaeren Entgiftung von Benz(a)pyrenmetaboliten. Die Kapazitaet der Zellen zur Glutathion-Konjugation wird durch Veraenderung des intrazellulaeren Glutathion-Spiegels modifiziert. Die folgenden Parameter werden untersucht: Bildung von Glutathion-Konjugation und anderen Inaktivierungsprodukten, Bindung der reaktiven Benz(a)pyrenmetabolite in DNS und der Art der gebildeten Addukte, Zytotoxizitaet und Mutagenese.
Das Projekt "Aquatische Pilze unter Schwermetalle- und Organika-Belastung" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Halle-Wittenberg, Fachbereich Biochemie,Biotechnologie, Institut für Biochemie.Pilze bestimmen neben Bakterien wesentlich das ökologische Leistungspotenzial im Lebensraum. Aquatische Hyphomyceten als wichtige Glieder der Nahrungsketten in Wässern wurden erstmals aus hoch schwermetallbelasteten Oberflächenwässern des ehemaligen Kupferschiefer-Bergbaugebietes Mansfelder Land beschrieben (UFZ, AG Grundwasser-Mikrobiologie, Leipzig-Halle, Dr. Schlosser und Dr. Krauß). Die dort vorhandene Sammlung von Isolaten ist die Grundlage gemeinsamer Untersuchungen zu biochemischen Toleranzmechanismen dieser komplex angepassten Organismen (weitere Kooperation: Prof. Bärlocher, Dr. J. Ehrmann, Mount-Allsion-University, Sackville, Kanada). Zwei Heliscus lugdunensis-Stämme, isoliert aus einem hoch belasteten und einem moderat belasteten Standort, zeigen deutlich unterschiedliche physiologisch-biochemische Merkmale unter Cd-Exposition (Schwermetallbiosorption und -akkumulation, Enzyme mit Relevanz zum zellulären Redox-Status, Gehalt an GSH und seiner Präkursoren). Der Gehalt an Glutathion, einem multifunktionellen Metaboliten mit zentraler Bedeutung für die Bewältigung von Umweltstress, ist erhöht. Phytochelatin (PC 2) wird in unterschiedlichem Maße induziert. Die Bereitstellung von Sulfat für die Pilz-Zellen ist offensichtlich essenziell. Experimentelle Schlussfolgerungen sind aus der Zunahme des zellulären Sulfid-Pools zu ziehen. Diese physiologisch-biochemischen Merkmale, zusammen mit deutlichen Unterschieden in der Morphologie der Konidiosporen, deuten darauf hin, dass beide Stämme unterschiedliche Ökotypen repräsentieren. Ein schwermetalltoleranter Heliscus lugdunensis-Stamm zeigt die Angebote an 1-Naphthol einen ausgeprägten Phase-II-Fremdstoffmetabolismus, mit 1-Methoxynaohthalen und 1-Naphthylsulfat als Biotransformationsprodukte. UDP-Glucuronyltransferase (mikrosomal)und UDP-Glucosyltransferase (cytosolisch) wurden charakterisiert (Kooperation: Dr. K. Grancharov, Prof. Golovinsky, Bulgarische Akademie der Wissenschaften, Institut für Molekularbiologie, Sofia). Ziel der Untersuchungen sind Einblicke in physiologisch-biochemische Anpassungsstrategien an Schwermetalle im Schwefel- und Glutathion-Metabolismus aquatischer Hyphomyceten.
Das Projekt "Sulfatmetabolismus und Glutathionsynthese in Mais bei niedrigen Temperaturen" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bern, Pflanzenphysiologisches Institut.Das Projekt wird durchgefuehrt im Rahmen der COST-Aktion 814. Es geht davon aus, dass eine mangelhafte Anpassung der Maispflanzen an kuehle und feuchte Gebiete zu oekologischen und oekonomischen Risiken fuehrt. Unser Beitrag an das koordinierte Projekt besteht darin, dass die Eignung der assimilatorischen Sulfat- und Nitratreduktion geprueft werden soll, um bereits bei Maiskeimlingen auf kaelteresistente Genotypen zu selektionieren. Im Rahmen des Projektes arbeiten wir zusammen mit der Gruppe von Prof. Dr. P. Stamp, Institut fuer Pflanzenwissenschaften, ETH Zuerich, und mit Prof. Dr. P. Kuiper und Dr. L. de Kok, Universitaet Groningen, Niederlande.
Das Projekt "Kausalanalyse chronischer SO2-Belastung an Pflanzen" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Graz, Institut für Pflanzenphysiologie.Im Mittelpunkt unserer Untersuchungen steht die Kausalanalyse der Giftwirkung geringer SO2-Konzentrationen auf die Pflanze, insbesondere auf die Fichte. Dabei stellte sich heraus, dass dem Sulfhydrilsystem in der Pflanze eine Schluesselstellung zukommt. Die Pflanzen antworten auf SO2-Einfluss mit einem signifikanten Anstieg von Glutathion (GSH) in ihren Blaettern. Es erscheint unwahrscheinlich, dass ein derartiger Anstieg von GSH aus einer Sulfitolyse von GSSG oder GSSProt stammt. Unsere Ergebnisse deuten vielmehr darauf hin, dass eine unmittelbare Beziehung zwischen Sulfatgehalt und GSH-Konzentration besteht, indem ein Gleichgewicht im Stoffwechsel zwischen Sulfatangebot und dem S-haltigen Tripeptid-Glutathion vorliegt. Aspekte einer de novo-Synthese von GSH und die Rolle der Glutathion-Reduktase werden diskutiert. Wir nehmen an, dass der staendige Anstieg der Glutathionmenge zu einer dauernden Stresssituation in der Pflanze fuehrt, wobei es zu fuer diese unguenstigen Kurzzeiteffekten und verschiedenartigen schaedlichen Langzeiteffekten, wie z.B. vorzeitige Alterung, kommen kann.
Das Projekt "Teilprojekt 4: Auswirkungen transgener, pilzresistenter Reben auf Nicht-Ziel-Organismen am Beispiel von Rebinsekten^Spezifische Umweltwirkungen transgener Gehoelze^Teilprojekt 5: Phytosanierung von Schwermetallen in Böden mit Hilfe gentechnisch veraenderter Pappeln, Teilprojekt 3: Untersuchungen zum Einfluss transgener Pappeln auf die mit ihnen assoziierten Mykorrhizapilze in schwermetallhaltigen Boeden" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Tübingen, Botanisches Institut, Lehrstuhl Physiologische Ökologie der Pflanzen.Glutathion bildet die Grundlage fuer die Synthese cysteinreicher Peptide, die einen wesentlichen Anteil an der Schwermetalltoleranz von Pflanzen haben. Transgene Aspen mit einer erhoehten Kapazitaet zur Snythese von Glutathion sollen daher auf ihr Potential hin untersucht werden, schwermetallreiche Boeden zu entgiften. Aspen sind fuer ihre Wasser- und Naehrsalzversorgung auf die Symbiose mit Bodenpilzen angewiesen (Mykorrhiza). Ihr Potential zur Bodenentgiftung haengt damit stark von ihrer Faehigkeit ab, im Freiland auch nach Transformation solche Symbiosen einzugehen. Da die gentechnische Veraenderung in den transgenen Aspen zu einem verstaerkten Schwefelbedarf sowie zu einer erhoehten Einlagerung von Schwermetallen in die Blaetter fuehrt, soll untersucht werden, ob (a) der erhoehte Schwefelbedarf der Pflanzen deren Mykorrhizierung veraendert, (b) die erhoehte Kapazitaet der transgenen Aspen Schwermetalle zu entgiften auch fuer mykorrhizierte Freilandpflanzen gilt, da die Pilzpartner selbst eine wichtige Rolle in der Schwermetalle uebernehmen koennen, (c) es unter Freilandbedingungen zu einem horizontalen Gentransfer von Aspen auf die assoziierten Ektomkorrhizapilze kommt.
Das Projekt "Entgiftung von Peroxiden in Fichtennadeln am Schwerpunktstandort Kalkalpen (Wank)" wird/wurde gefördert durch: Bayerisches Staatsministerium für Landesentwicklung und Umweltfragen. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung.Im Untersuchungsgebiet Wank (Bayerische Kalkalpen) sollen Arbeiten zu Stoffwechselveraenderungen fortgesetzt werden, die Nadelverluste der Fichte bewirken. Insbesondere soll die Entgiftungskapazitaet der Nadel gegenueber Luftschadstoffen bestimmt und eine Korrelation zur Schadklasse des Baumes hergestellt werden. Ferner soll der Bedeutung eventueller extracellulaerer Abwehrsysteme nachgegangen werden sowie deren moeglicher Schaedigung. Letztlich soll eine moegliche Kombinationswirkung von Schadstoffen und Witterungsereignissen (Frost) auf die Entgiftungsphysiologie der Nadel untersucht werden. Im wesentlichen sollen dabei an Nadelmaterial von Fichten des Wank-Hoehenprofils die pflanzlichen Schutzsubstrate und -enzyme wie zB Ascorbat, Glutathion, Peroxidase und Enzymaktivitaeten bestimmt werden. Fuer die Absicherung der Messergebnisse werden Wiederfindungsraten bestimmt. Insgesamt liefert das Vorhaben einen Beitrag zur Aufklaerung der Entgiftungsbiochemie der Fichte gegenueber Luftschadstoffbelastung.
