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Expressed Sequence Tags (ESTS) of Toxic Algae (ESTTAL)

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.

Teilprojekt E

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.

Teilvorhaben 2: JKI

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)

IBÖ-02: Enzymatischer Abbau von PE-PuR-Partikeln

Das Projekt "IBÖ-02: Enzymatischer Abbau von PE-PuR-Partikeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Biologie VI, Lehrstuhl für Biotechnologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es die Etablierung eines breitanwendbaren Ankerpeptid-Enzym-Baukasten in dem PE- und PUR-abbauende Enzyme über Ankerpeptide spezifisch an PE- und PUR-Mikropartikeln binden und diese effizient im Klärprozess in Abwasseraufbereitungsanlagen abzubauen. Im ersten Schritt werden verschiedene Ankerpeptide kloniert und Exprimiert und diese dann auf Ihre Bindungsaffinität gegen PE und PUR ausgewählt. Nach Etablierung der Methode zur Quantifizierung der PE und PUR Abbaus, werden der Abbau von PE/PUR -Partikeln mit freiem und verankerten Enzymen(Oxydasen und Hydrolasen) bestimmt und final der der Enzymbaukasten validiert.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. Wurzelläsionsnematoden werden von der deutschen Landwirtschaft als starke Bedrohung eingestuft. Die Nematoden schädigen bevorzugt Gemüse und Kartoffeln, befallen aber zunehmend alle Getreidearten und werden durch eine enge Fruchtfolge begünstigt. Welche Arten im Boden vorkommen und wie mögliche Resistenzmechanismen etabliert werden können ist noch weitgehend unbekannt. In diesem Projekt sollen erstmals Resistenzen gegen Wurzelläsionsnematoden molekular identifiziert und züchterisch nutzbar gemacht werden. Das Projekt gründet auf umfangreichen Vorarbeiten an der Gerste sowie auf Sequenz und Genotypisierungsdaten früherer Gerste- und Weizengenomprojekte. Dort wurden bereits resistente Herkünfte identifiziert und QTL kartiert. Mit Hilfe von neuen quantitativen genetischen Verfahren soll das äußerst aufwändige Nachweisverfahren beschleunig werden. In dem Projekt arbeiten Experten aus den Züchtung, Nematologie sowie Pflanzenphysiologie, gegliedert in 4Forschungsbereiche (RA). Folgende Arbeiten werden durchgeführt: RA 1: Bestimmung von Verbreitung und Häufigkeit von Wurzelläsionsnematoden und Entwicklung eines PCR-basierten Nachweisverfahrens; RA 2: Selektion von Genotypen aus einem deutschen Winterweizen-Sortiment mit Resistenz gegen Wurzelläsionsnematoden; RA 3: Klonierung und funktionelle Analyse von Resistenzgenen aus dem Gerstengenom; RA 4: Vergleichende Analyse von QTL-Regionen der Gerste und des Weizens zur Kartierung von QTL im Weizengenom und zur Entwicklung molekularer Marker.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, Lehrstuhl Pflanzenzüchtung durchgeführt. Wurzelläsionsnematoden werden von der deutschen Landwirtschaft als starke Bedrohung eingestuft. Die Nematoden schädigen bevorzugt Gemüse und Kartoffeln, befallen aber zunehmend alle Getreidearten und werden durch eine enge Fruchtfolge begünstigt. Welche Arten im Boden vorkommen und wie mögliche Resistenzmechanismen etabliert werden können ist noch weitgehend unbekannt. In diesem Projekt sollen erstmals Resistenzen gegen Wurzelläsionsnematoden molekular identifiziert und züchterisch nutzbar gemacht werden. Das Projekt gründet auf umfangreichen Vorarbeiten an der Gerste sowie auf Sequenz und Genotypisierungsdaten früherer Gerste- und Weizengenomprojekte. Dort wurden bereits resistente Herkünfte identifiziert und QTL kartiert. Mit Hilfe von neuen quantitativen genetischen Verfahren soll das äußerst aufwändige Nachweisverfahren beschleunig werden. In dem Projekt arbeiten Experten aus den Züchtung, Nematologie sowie Pflanzenphysiologie, gegliedert in 4Forschungsbereiche (RA). Folgende Arbeiten werden durchgeführt: RA 1: Bestimmung von Verbreitung und Häufigkeit von Wurzelläsionsnematoden und Entwicklung eines PCR-basierten Nachweisverfahrens; RA 2: Selektion von Genotypen aus einem deutschen Winterweizen-Sortiment mit Resistenz gegen Wurzelläsionsnematoden; RA 3: Klonierung und funktionelle Analyse von Resistenzgenen aus dem Gerstengenom; RA 4: Vergleichende Analyse von QTL-Regionen der Gerste und des Weizens zur Kartierung von QTL im Weizengenom und zur Entwicklung molekularer Marker.

Teilprojekt KIT

Das Projekt "Teilprojekt KIT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik, Bereich II: Technische Biologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer neuen mikrobiologischen Methode zur nachhaltigen, kosten-effektiven und umweltfreundlichen Produktion von Wasserstoff aus Industrie-Abgasen und Synthesegasen ohne vorherige Entfernung von Rest-Sauerstoff. Anaerobe, thermophile, CO-oxidierende Mikroorganismen können mit der Wasser-Gas-Shift-Reaktion, CO aus Synthesegas und Industrie-Abgasen in H2 umwandeln. Sie nutzen hierzu den Enzymkomplex aus einer CO-Dehydrogenase und einer Energie-konvertierenden-Hydrogenase (ECH). Mit Hilfe genomischer Analysen konnte die Anwesenheit einer ECH in dem aeroben thermophilen Geobacillus thermoglucosidans nachgewiesen werden und unsere Vorversuche zeigten, dass dieses Bakterium tatsächlich auch unter aeroben Bedingungen CO zu Wasserstoff umwandeln kann. Daher könnte sich dieser Stamm für einen Prozess zur kommerziellen H2-Produktion aus Industrie-Abgasen ohne vorherige Entfernung von Rest-Sauerstoff eignen. Zunächst soll das Wachstums und die H2-Produktion verschiedener Stämme von G. thermoglucosidans charakterisiert und auf die H2-Bildung hin in Fermentationen von 250 ml bis 15 L optimiert werden. Der optimale Stamm soll genetisch charakterisiert und die CODH- und ECH-Gene hinter einen starken Promoter kloniert werden, um die Expression zu optimieren. Die biochemischen Eigenschaften und die Expression des CODH-ECH-Enzym-Komplexes sollen unter verschiedenen Wachstumsbedingungen charakterisiert werden. Die in diesem Stamm vorhandenen Mikrokompartimente sollen aufgereinigt und in Bezug auf die H2-Bildungsfähigkeit hin untersucht werden. Die Proteinreinigung muss wegen des wahrscheinlich O2-empfindlichen CODH-ECH-Enzym-Komplexes unter anaeroben Bedingungen erfolgen. Andere O2-empfindliche Enzyme sollen in den Mikrokompartimenten exprimiert werden. Abschließend soll der genetisch optimierte Stamm unter optimierten Fermentationsbedingungen im großen Maßstab fermentiert werden und der Gasverbrauch sowie die Ausbeute bestimmt werden.

Ersatz des Tierbedarfs beim Nachweis von Endotoxinen

Das Projekt "Ersatz des Tierbedarfs beim Nachweis von Endotoxinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesinstitut für Impfstoffe und biomedizinische Arzneimittel, Paul-Ehrlich-Institut, Abteilung EU Kooperation , Mikrobiologie, Fachgebiet Bakteriologische Sicherheit durchgeführt. Nachdem der Kaninchen-Pyrogentest erfolgreich durch den Monozyten-Aktivierungstest (MAT) ersetzt wurde (EP-Mongraphie 2009), soll nun der Limulus polyphemus-Amoebozyten-Lysat-Test (LAL-Test) abgelöst werden. Der LAL-Test ist zwar kein Tierversuch im engeren Sinne, jedoch muss den Tieren zur Gewinnung der Reagenzien Hämolymphe entnommen werden, was zu Leiden und Tod der Tiere führt. Beispielsweise wurden im Jahr 2007 allein an der Ostküste der USA 430.000 Pfeilschwanzkrebse zur Entnahme von Hämolymphe gefangen; an dieser Prozedur starben mehr als 60.000 Tiere, was einer Letalität von 14 Prozent entspricht. LAL-Tests werden auch hierzulande in der Pharmaindustrie in enormen Umfang eingesetzt, sodass der Tierschutz in Deutschland betroffen ist. Die Ablösung des LAL-Tests soll durch eine Weiterentwicklung des MAT geschehen: auf der Basis von im PEI entwickelten Technologien sollen innovative Methoden entwickelt werden, welche sowohl die Sensitivität der heutigen LAL-Tests erreichen, als auch innerhalb weniger Stunden durchführbar sind, um eine praxisnahe, für die Industrie akzeptable Alternative zum LAL-Test zu schaffen. Die erforderliche Sensitivität soll über eine Anreicherungstechnik für Endotoxin mittels Beads erreicht werden, welche mit LPS-affinen Liganden beladen sind; dieses Prinzip wurde vom Antragsteller in Vorversuchen bereits erfolgreich erprobt. Natürliche Liganden für Endotoxin (z.B. humanes LPS Binding Protein, humanes CD14) sollen kloniert und gentechnisch hergestellt werden. Die erforderliche Testbeschleunigung soll mittels verschiedener Methoden erreicht werden (z.B. Nachweis der mRNA für die Zytokine IL-1, IL-6 und TNF mittels Real Time RT-PCR, Nachweis der genannten Zytokine mittels Durchflusszytometrie). Die zu entwickelnden neuartigen Methoden sollen in Zusammenarbeit mit der IPAL GmbH, Berlin (Vertragspartner des PEI in punkto Patentierung und Lizenzierung) patentiert und vermarktet werden.

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz durchgeführt. Wurzelläsionsnematoden werden von der deutschen Landwirtschaft als starke Bedrohung eingestuft. Die Nematoden schädigen bevorzugt Gemüse und Kartoffeln, befallen aber zunehmend alle Getreidearten und werden durch eine enge Fruchtfolge begünstigt. Welche Arten im Boden vorkommen und wie mögliche Resistenzmechanismen etabliert werden können ist noch weitgehend unbekannt. In diesem Projekt sollen erstmals Resistenzen gegen Wurzelläsionsnematoden molekular identifiziert und züchterisch nutzbar gemacht werden. Das Projekt gründet auf umfangreichen Vorarbeiten an der Gerste sowie auf Sequenz und Genotypisierungsdaten früherer Gerste- und Weizengenomprojekte. Dort wurden bereits resistente Herkünfte identifiziert und QTL kartiert. Mit Hilfe von neuen quantitativen genetischen Verfahren soll das äußerst aufwändige Nachweisverfahren beschleunig werden. In dem Projekt arbeiten Experten aus den Züchtung, Nematologie sowie Pflanzenphysiologie, gegliedert in 4Forschungsbereiche (RA). Folgende Arbeiten werden durchgeführt: RA 1: Bestimmung von Verbreitung und Häufigkeit von Wurzelläsionsnematoden und Entwicklung eines PCR-basierten Nachweisverfahrens; RA 2: Selektion von Genotypen aus einem deutschen Winterweizen-Sortiment mit Resistenz gegen Wurzelläsionsnematoden; RA 3: Klonierung und funktionelle Analyse von Resistenzgenen aus dem Gerstengenom; RA 4: Vergleichende Analyse von QTL-Regionen der Gerste und des Weizens zur Kartierung von QTL im Weizengenom und zur Entwicklung molekularer Marker.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik durchgeführt. Wurzelläsionsnematoden werden von der deutschen Landwirtschaft als starke Bedrohung eingestuft. Die Nematoden schädigen bevorzugt Gemüse und Kartoffeln, befallen aber zunehmend alle Getreidearten und werden durch eine enge Fruchtfolge begünstigt. Welche Arten im Boden vorkommen und wie mögliche Resistenzmechanismen etabliert werden können ist noch weitgehend unbekannt. In diesem Projekt sollen erstmals Resistenzen gegen Wurzelläsionsnematoden molekular identifiziert und züchterisch nutzbar gemacht werden. Das Projekt gründet auf umfangreichen Vorarbeiten an der Gerste sowie auf Sequenz und Genotypisierungsdaten früherer Gerste- und Weizengenomprojekte. Dort wurden bereits resistente Herkünfte identifiziert und QTL kartiert. Mit Hilfe von neuen quantitativen genetischen Verfahren soll das äußerst aufwändige Nachweisverfahren beschleunig werden. In dem Projekt arbeiten Experten aus den Züchtung, Nematologie sowie Pflanzenphysiologie, gegliedert in 4Forschungsbereiche (RA). Folgende Arbeiten werden durchgeführt: RA 1: Bestimmung von Verbreitung und Häufigkeit von Wurzelläsionsnematoden und Entwicklung eines PCR-basierten Nachweisverfahrens; RA 2: Selektion von Genotypen aus einem deutschen Winterweizen-Sortiment mit Resistenz gegen Wurzelläsionsnematoden; RA 3: Klonierung und funktionelle Analyse von Resistenzgenen aus dem Gerstengenom; RA 4: Vergleichende Analyse von QTL-Regionen der Gerste und des Weizens zur Kartierung von QTL im Weizengenom und zur Entwicklung molekularer Marker.

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