Die akute lymphatische Leukämie (ALL) bei Kindern ist gekennzeichnet durch das Auftreten wiederkehrender chromosomaler Translokationen. So ein Ereignis scheint der erste Anstoß zu sein, damit sich eine normale hämatopoietische Vorläufer- oder Stammzelle in eine prä-leukämische Zelle umwandelt. Diese prä-leukämischen Vorläufer-Zellen können über lange Zeit persistieren bevor sie durch eine Mutation zum Ausbruch einer akuten Leukämie führen können. Basierend auf verschiedenen Studien kann angenommen werden, dass das Vorhandensein Leukämie spezifischer Translokationen möglicherweise 100fach höher sein könnte als die allgemeine Inzidenzrate für ALL. Dies bedeutet, dass Translokationen tragende Klone natürlicherweise ausgelöscht werden bzw. erst durch weitere Faktoren zur Entwicklung von Leukämie führen können. Diese Annahme ist aber nicht gesichert. Es gilt daher abzuklären, wie hoch die Frequenz von präleukämischen Klonen in der Bevölkerung bzw. in Kindern tatsächlich ist, um dann Ursachen und Mechanismen der Leukämie bei Kindern weiter aufklären zu können. Ziel dieses Vorhabens war, eine methodische Basis zu schaffen, um die vorliegenden Daten und Studien zur Frequenz des prä-leukämischen Klons in der Bevölkerung, die mit unterschiedlichen Techniken gewonnen wurden, zu überprüfen. Zur verlässlichen und hochsensitiven Detektion der häufigsten chromosomalen Translokationen t(1;19); t(4;11), t(9;11); t(11;19) und t(12;21) der ALL in klinischen Proben zum Screenen gesunder Kinder lange vor Ausbruch einer akuten Leukämie sollte eine Methode auf Basis einer genomischen PCR (Polymerase Chain Reaction) entwickelt werden. Dazu wurde im Rahmen dieses Projektes die Methode der „genomischen inversen PCR für die Erfassung von ligierten Bruchpunkten“ (GIPFEL) (Englisch: „genomic inverse PCR for evaluation of ligated breakpoints“) entwickelt und optimiert. //ABSTRACT// Studies of monozygotic twins and retrospective analysis of neonatal blood spots have found that in many childhood leukaemias the first hit that converts a fetal hematopoietic precursor or stem-cell to a preleukaemic clone originates already in utero. It is discussed that the frequency of newborns carrying the leukemia specific translocation TEL/AML1 in their blood could be about 100 times higher than the overall incidence rate of ALL. This implies that preleukaemic clones are frequently and normally extinguished (or at least kept at bay) by natural processes. The preleukaemic “original” clones also seem to be of major importance for ALL relapse. The prevalence of preleukaemic clones in newborns needs to be verified, as it forms the base for many hypotheses and study designs especially for the detection of factors and mechanism leading to childhood leukemia. Aim of the project was to develop a new method that can be used for the detection of preleukaemic clones in population studies. The ‘‘Genomic inverse PCR for exploration of ligated breakpoints’’ (GIPFEL) allows the sensitive detection of recurrent chromosomal translocations like t(1;19); t(4;11), t(9;11); t(11;19) und t(12;21). This technique utilizes limited amounts of DNA as starting material and relies on PCR based quantification of unique DNA sequences that are created by circular ligation of restricted genomic DNA from translocation bearing cells.
Das Projekt "Map-based cloning and functional validation of a QTL for grain size in wheat" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. QTL Q.Tgw.ipk-7D increases grain size in wheat and also has positive effects on total grain mass and harvest index. By genetic methods, it was shown that a Mendelian gene inherited in recessive fashion is causing these effects. Our aim is the molecular identification and functional verification of the wheat gene underlying the QTL Q.Tgw.ipk-7D affecting grain size. The QTL interval was genetically delimited by fine mapping and synteny studies with rice and Brachypodium distachyon revealed a good synteny for the investigated region. The area of interest harbours 36 and 42 genes in rice and Brachypodium, respectively. Among them is a possible candidate gene for QTL Q.Tgw.ipk-7D encoding an AP2 domain containing protein. Further fine mapping is expected to narrow down the list of possible candidate genes for QTL Q.Tgw.ipk-7D. Therefore, the ongoing map based cloning approach is to be continued and obtained candidates are to be tested for their functionality in stably transformed wheat lines. The molecular identification of QTL Q.Tgw.ipk-7D will provide novel insight in the heritable regulators of grain size in wheat and would constitute the first cloned QTL reported in wheat.
Das Projekt "Allele mining in wild barley: finding new exotic genes which control flowering time in the barley nested association mapping (NAM) population HEB-25" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Pflanzenzüchtung durchgeführt. During the first phase of the priority program SPP1530, we have developed HEB-25 (Halle exotic barley), the first barley nested association mapping (NAM) population world-wide (Schnaithmann et al. 2014, Maurer et al. submitted). HEB-25 is ideally suited to study, both, biodiversity present in wild barley and to serve as a source of exotic alleles for barley breeding. So far, HEB-25 was genetically characterized with a 9k Infinium iSELECT chip and used to map novel as well as previously known QTLs/genes with high precision, which regulate FTi and other agronomic traits. By the start of the second SPP phase, the Pillen lab will have access to exome capture data of HEB-25, which will allow to align the allelic sequences of the 26 HEB parents for more than 20,000 high confidence barley gene models and to study their inheritance in HEB lines. The exome capture sequence data is also useful to define exotic haplotypes and to study their gene function in HEB-25 with a, so far, unmatched genetic resolution in genome-wide association studies (GWAS). During the second phase of the SPP, we aim to dig deeper into the wealth of functional diversity we previously identified in HEB-25. In this regard, we have set up the following three work packages (WP), which are jointly coordinated by Dr. Kumlehn and Prof. Pillen. WP 1: Cloning and characterizing exotic alleles of a novel FTi QTL. In WP 1, a novel HEB-25 QTL on chromosome 4H will be isolated and characterized, where the exotic barley donor alleles cause late flowering phenotypes across and within the 25 HEB families compared to the recipient parent Barke. By cloning newly identified exotic FTi QTL alleles, we will raise the understanding of FTi regulation to improve the genetic architecture of crop plants via knowledge based breeding. WP 2: Allele mining for exotic haplotypes of known FTi genes. In WP 2, barley transformants, stably over-expressing a set of 12 wild barley alleles of known functional FTi genes will be generated, which caused extreme early or late flowering phenotypes in HEB-25. Subsequently, FTi effects and additional pleiotropic effects of the selected transformants will be characterized in greenhouse and field experiments. By transformation of an elite barley genotype with functional wild barley alleles of approved FTi regulating genes, we will study modification of FTi towards crop improvement by altering the expression or function of individual genes either by genetic modification or by mutation. WP 3: HEB-YIELD: A crosstalk between FTi and abiotic stress tolerance in HEB-25. In WP 3, a set of 48 HEB lines will be selected, segregating at four important FTi genes (Ppd-H1, denso, Vrn-H1 and Vrn-H3). (abridged text)
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 "Physiological role of sulfite oxidase in plants" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Forstbotanik und Baumphysiologie, Professur für Baumphysiologie durchgeführt. Previously, we have discovered the occurrence of the enzyme sulfite oxidase (SO) in plants. We have cloned its gene and provided a detailed knowledge about its biochemistry (atomic structure, spectroscopy, reaction mechanism, subcellular localization). The substrate of SO, sulfite, is highly reactive and potentially harmful for the cell
Das Projekt "Teilvorhaben 1: TI" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Seit etwa 1990 werden europäische Erlenarten durch den pilzähnlichen Erreger Phytophthora alni massiv geschädigt. Die Schäden wirken sich auf die Stabilität in forstlichen Beständen und auf die Bestände entlang von Gewässern mit Folgen für den Hochwasserschutz aus. Da eine direkte Bekämpfung außerhalb von Baumschulen nicht möglich ist, soll im Projekt die Grundlage für die Produktion von höherwertigem (widerstandsfähigem) Saat- und Pflanzgut von A. glutinosa gelegt werden: - Es wird feldresistentes Material selektiert und vermehrt und Klonlinien mit Resistenz etabliert (TI) - Es wird eine standardisierte Prüfmethodik entwickelt für die Resistenzbewertung von Nachkommenschaften und Klonen (JKI) - Histologische Untersuchungen werden für die Aufklärung von Resistenzursachen auf der Zellebene durchgeführt und der Ablauf der Besiedelung in den Wurzeln untersucht (JKI) - Für klonales Material wird eine Methode zur genetischen Identifizierung entwickelt (TI) 1. Selektion von resistenten Einzelbäumen und Populationen aus ausgewählten Beständen mit nachgewiesenem P. alni-Vorkommen (zugelassene Saatguterntebeständen, Plantagen, Wald, Ufergehölz) für die Gewinnung von Klonen und Nachkommenschaften (TI, JKI) 2. Entwicklung eines Standardverfahrens zur Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegenüber P. alni (Resistenztest) (JKI) 3. Prüfung von Plantagensaatgut, Saatguterntebeständen und Kreuzungsnachkommenschaften (JKI) 4. In-vitro-Vermehrung aussichtsreicher Klone aus Einzelpflanzenselektion (TI) 5. Vermehrung selektierten Pflanzenmaterials für spätere Anlage einer Klonprüfung (TI) 6. Adaption und Standardisierung histologischer Techniken für die Untersuchung von Wurzeln hinsichtlich Resistenzmechanismen und Gewebebesiedlung auf Zellebene (JKI) 7. Molekulargenetische Identifizierung von Erlenklonen (TI) 8. Infektionsversuche an selektierten Klonen und Kombination der Methoden (JKI, TI).
Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Düsseldorf, Institut für Entwicklungs- und Molekularbiologie der Pflanzen durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist es: (1) die QTL 4.1 und 5.1 für Kühletoleranz beim Mais über einen kartengestützten Ansatz mittels nahe isogener Linien molekular zu klonieren; (2) die durch das QTL-Segment bedingten Transkriptomveränderungen durch DNAChip-Hybridisierungen zu untersuchen; (3) genomische Regionen für die späte Reifung von Mais zu identifizieren und Kandidatengene in diesen Regionen zu lokalisieren. Um QTL fein kartieren und molekular isolieren zu können, müssen auf der Basis vorhandener BAC-Contigs und der Genomsequenz der Maislinie B73 polymorphe molekulare Marker entwickelt werden. Die Transkriptomstudien mit nahe-isogenen Linien für die QTL4.1 und 5.1 unterstützen nicht nur die molekulare Klonierung der QTL, sondern helfen auch, die Physiologie der Kühletoleranz im untersuchten mitteleuropäischen Maismaterial zu verstehen. Molekulare Kenntnisse von Genen für Kühletoleranz und die Lokalisierung genomischer Regionen für späte Reifung erlauben es, die Vegetationsperiode für die Erzeugung von Biomasse beim Mais optimal auszunutzen und sind damit essentiell für die Züchtung ertragreicher Energiemaissorten.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Erstellung / Vervollständigung einer physischen Karte des Gerstegenoms und deren Verankerung an die genetische Karte. Zur Unterstützung eines laufenden internationalen Kooperationsprojektes (Pakt für Forschung, IPK/ACPFG Adelaide/TU München) wird mittels der anerkannten Technik des High information Content Fingerprinting (HICF) eine BAC Bibliothek (ca. 5-fache Repräsentation des haploiden Gerstegenoms) analysiert und in die im Aufbau befindliche physische Karte des Gerstegenoms integriert. Um eine effizient Nutzung der entstehenden Ressource zu erzielen, bedarf es der genetischen Verankerung der Contig Karte. Diese wird durch gen-basierte Screenings gepoolter BAC Bibliotheken und durch die Hochdurchsatz 454 Sequenzierung von 3000 BAC Klonen (plus 2000 in einer zweiten Förder-Phase) erzielt. Diese entstehende öffentliche Resource wird zukünftig die effiziente Isolierung eines (prinzipiell) jeden Gens aus Gerste, und zu großem Teil aus verwandten Arten wie Weizen und Roggen, erlauben. Sie wird außerdem als Grundlage für eine weitgehende Sequenzierung des Gerstegenoms dienen.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: JKI" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) - Institut für Pflanzenschutz in Gartenbau und Forst durchgeführt. Seit etwa 1990 werden europäische Erlenarten durch den pilzähnlichen Erreger Phytophthora alni massiv geschädigt. Die Schäden wirken sich auf die Stabilität in forstlichen Beständen und entlang von Gewässern mit Folgen für den Hochwasserschutz aus. Da eine direkte Bekämpfung außerhalb von Baumschulen nicht möglich ist, soll im Projekt die Grundlage für die Produktion von höherwertigem (widerstandsfähigem) Saat- und Pflanzgut von A. glutinosa gelegt werden: - Es wird feldresistentes Material selektiert und vermehrt und Klonlinien mit Resistenz etabliert (TI) - Es wird eine standardisierte Prüfmethodik entwickelt für die Resistenzbewertung von Nachkommeschaften und Klonen (JKI) - Histologische Untersuchungen werden für die Aufklärung von Resistenzursachen auf der Zellebene durchgeführt und der Ablauf der Besiedelung in den Wurzeln untersucht (JKI) - Für klonales Material wird eine Methode zur genetischen Identifizierung entwickelt (TI) 1. Selektion von resistenten Einzelbäumen und Populationen aus ausgewählten Beständen mit nachgewiesenem P. alni-Vorkommen (zugelassene Saatguterntebeständen, Plantagen, Wald, Ufergehölz) für die Gewinnung von Klonen und Nachkommenschaften (TI, JKI) 2. Entwicklung eines Standardverfahrens zur Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegenüber P. alni (Resistenztest) (JKI) 3. Prüfung von Plantagensaatgut, Saatguterntebeständen und Kreuzungsnachkommenschaften (JKI) 4. In-vitro-Vermehrung aussichtsreicher Klone aus Einzelpflanzenselektion (TI) 5. Vermehrung selektierten Pflanzenmaterials für spätere Anlage einer Klonprüfung (TI) 6. Adaption und Standardisierung histologischer Techniken für die Untersuchung von Wurzeln hinsichtlich Resistenzmechanismen und Gewebebesiedlung auf Zellebene (JKI) 7. Molekulargenetische Identifizierung von Erlenklonen (TI) 8. Infektionsversuche an selektierten Klonen und Kombination der Methoden (JKI, TI)
Das Projekt "Barley dwarfs acting big in agronomy. Identification of genes and characterization of proteins involved in dwarfism, lodging resistance and crop yield" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. 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.