Das Projekt "Detecting footprints of selection in rye (Secale cereale L.) - unraveling the past for future crop improvement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Die Züchtungsgeschichte vieler Getreidearten ist bekannt, aber die Auswirkungen anthropogener/züchterischer Selektion auf die Getreidegenome wurden nur wenig untersucht. Schwerpunkt dieses Projekts ist die Identifizierung von Genen, die einem Selektionsprozess unterliegen. Die Auswirkungen der Selektion werden im Roggen (Secale cereale L.) durch die Bearbeitung von drei Arbeitshypothesen untersucht: 1) Züchtungsfortschritt ist korreliert mit einem Rückgang der Nukleotiddiversität. 2) Die Frequenz der Allele, die an ein vorteilhaftes Allel gekoppelt sind, steigt an, während die benachbarte DNA Sequenz einen Verlust an zuvor vorhandenen Polymorphismen erfährt (='selective sweep'). 3) Die Kennzeichen eines 'selective sweeps' werden in den chromosomalen Regionen, die von dem vorteilhaften Allel beeinflusst sind, beobachtet. Unter Verwendung der 'Genome-Capture' Technologie und der Hochdurchsatz-Sequenzierung werden mehr als 500 Gene sequenziert. Sequenzdaten werden in Roggenpopulationen erhoben, welche die Züchtungsgeschichte des Roggens von Landrassen hin zu Elite-Inzuchtlinien repräsentieren. Die Sequenzanalyse umfasst die Exon-Intron-Zuordnung, die SNP Detektion, die Bestimmung von Nukleotiddiversität und Kopplungsphasenungleichgewicht sowohl innerhalb und zwischen den Genen als auch innerhalb und zwischen den Populationen. Ziel dieses umfangreichen Selektionsscreens ist die Erstellung der ersten Selektionskarte für Roggen. Die identifizierten Gene decken Kandidatengene für agronomisch wichtige Merkmale auf und sind von Bedeutung für Assoziationsstudien.
Das Projekt "Systematics and phylogeny of the genus Fosterella (Bromeliaceae): a model case for the evolution of local endemism in the neotropical Andes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Institut für Biologie, Abteilung Botanik, Arbeitsgruppe Systematik und Morphologie der Pflanzen durchgeführt. Die Gattung Fosterella (Bromeliacea) umfasst 30 bisher beschriebene Arten mit Verbreitungsschwerpunkt im andinen Raum Boliviens. Systematik, Evolution und Ökologie dieser Gruppe sind bisher nur unzureichend bekannt. Die Mehrzahl der morphologisch ähnlichen Arten ist endemisch und auf kleine Areale beschränkt. Es ist zu vermuten, dass im Bereich der bolivianischen Anden Artbildung im Zusammenhang mit der lokalen Besiedelung isolierter innerandiner Trockenwälder sowie von Bergregenwäldern stattgefunden hat. Im vorliegenden Projekt sollen die Systematik und Phylogenie der Gattung Fosterella und ihrer Arten mit molekularen Methoden bearbeitet und mit morphologischen, anatomischen sowie biogeographischen Daten in Beziehung gesetzt werden. Die phylogenetische Rekonstruktion soll auf der Basis vergleichender Sequenzierung von vier Chloroplasten-DNA-Abschnitten (atpB-rbcL- und psbB-psbH-Spacer; rps16 intron, matK-Gen) sowie mit Hilfe von AFLP-Markern erfolgen. Insgesamt erwarten wir von der geplanten Studie wichtige Erkenntnisse über (1) die Systematik und Phylogenie der Gattung Fosterella, (2) die Entstehung von Lokalendemiten im Bereich der bolivianischen Anden und (3) die Ausbreitung der Bromeliaceae vom Guayana-Hochland in den andinen Bereichen.
Das Projekt "Mobile genetische Elemente, Introns Gruppe II und III, als phylogenetsiche Marker" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Biologie: Zoologie und Biologiedidaktik durchgeführt. Die Euglenida sind einzellige Flagellaten mit großer Heterogenität. Die Entstehung der phototrohen Euglenida durch eine sekundäre Endocytobiose ist ein beeindruckendes Beispiel für retikulare Evolution. Eine Besonderheit der plastidären Genome von Euglena gracilis und Euglena longa ist der hohe Anteil an Introns der Gruppen II und III. Da Intronerwerb und -verlust seltene evolutionäre Ereignisse sind, eignen sich Intronsequenzen als molekulare Marker, um die Phylogenese zu rekonstruieren. Hier werden Introns von verschiedenen Genen der Plastiden auf ihre Verteilung innerhalb der phototrophen Euglenida untersucht.
Das Projekt "Dynamik von Bakterien-Algen-Interaktionen - Ein Schlüssel zum Verständnis von Nährstoffkreisläufen in aquatischen Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Hypothese 1: Unterschiedliche Bakterienisolate und Bakterienpopulationen können zu Veränderungen in der Physiologie und der Morphologie und damit in der Funktion des Phytoplanktons führen. Methodischer Ansatz: Rein- und Mischkulturen, Dialyseexperimente, Produktions- und Wachstumsraten, Algenexsudate, Morphologiestudien, 18S rRNA Gensequenz, ITS2. Hypothese 2: Sowohl die Struktur als auch die Funktion von Bakteriengemeinschaften veränderter sich mit der Zusammensetzung, dem physiologischen Zustand und dem Alter des Phytoplanktons. Methodischer Ansatz: Rein- und Mischkulturen, Dialyseexperimente, Produktions- und Wachstumsraten, Algenexsudate, 16S rRNA-Gensequenz, Fingerprint-Techniken, Klonierung. Hypothese 3: Diese Dynamiken in Struktur und Funktion der planktischen Lebensgemeinschaften haben weitreichende Konsequenzen für den aquatischen Nährstoffkreislauf. Methodischer Ansatz: Rein- und Mischkulturen, Nährstoffmangelexperimente, Aggregationsexperimente, Produktions- und Wachstumsraten, Algenexsudate (biochemische Zusammensetzung), Kohlenstoffbilanzen. Hypothese 4: Die Ausprägung von Phaenotypen der Grünalgen in der Grossen Fuchskuhle wird durch die Interaktion mit heterotrophen Bakterien beeinflusst. Methodischer Ansatz: gezielte Isolation der Algen und 'ihrer' Bakterienflora mit Mikrokapillaren, Untersuchung der Algenkulturen unter Zugabe von Medien aus spezifischen Bakterien und Bakteriengemeinschaften, 16/18S rRNA Gensequenz, ITS2, Environmental PCR an Freilandpopulationen, Fingerprint-Techniken, Klonierung.
Das Projekt "Development of a DNA-based system for tracking DNA of consumed plants in elaterid larvae" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Ökologie durchgeführt. Im beantragten Projekt werden die Nahrungsbeziehungen von Pflanzen und bodenlebenden Insekten untersucht. Dabei erfolgt - weltweit erstmalig - der Nachweis von Phytophagie mittels molekularen Methoden bei wirbellosen Tieren. Als Modellorganismen dienen die Larven der Schnellkäfer ('Drahtwürmer), welche weltweit als bedeutende Schadorganismen im Agrarland bekannt sind. Das Projekt beinhaltet dringend notwendige Voruntersuchungen der komplexen Interaktionen zwischen Boden-lebenden Herbivoren und dem pflanzlichen Nahrungsangebot im Agrarland dar. Es dient in der Folge als Basis für ein im Anschluss daran, geplantes Projekt, das im Sommer 2007 beim FWF zur Einreichung gelangen soll. Die Arbeiten umfassen die Entwicklung artspezifischer Primer für Weizen und Mais. Als Genom wird das bereits erfolgreich für Pflanzen verwendete trnL-intron dienen. Die entwickelten Marker werden auf ihre Spezifität gegen ein umfassendes Set an pflanzlichen und tierischen Organismen getestet. Die Überprüfung der Sensivität wird mittels Verdünnungsreihen durchgeführt. Verschieden Methoden zur Extraktion, für Pflanzen-DNA aus Wurzeln werden eingesetzt um die am besten geeignete und kostengünstigste zu evaluieren. In einem Fütterungsexperiment bekommen die Schnellkäferlarven alternativ Weizen oder Mais als Futter angeboten und werden im Anschluss daran nach 0, 4, 8, 16, 24, 32, 48, 60 and 72 bei - 28Grad CC eingefroren. Die Larven werden als Ganzes - inklusive jeglicher im Verdauungstrakt enthaltenen Pflanzen-DNA - extrahiert. Anhand der von uns entwickelten spezifischen Primer können wir bestimmen, wie lange die DNA von gefressenen Pflanzen in den Drahtwürmern nachweisbar ist. Ein vorrangiges Ziel unserer Untersuchungen ist es auch, dabei die PCR Bedingungen für den Nachweis konsumierter Pflanzen zu optimieren (z.B. Annealing-Temperatur, Cycler-Bedingungen ect.).