Die Blätter der immergrünen Steineiche (Quercus ilex L.) produzieren und emittieren temperatur- und lichtabhängig Monoterpene. Der physiologische Vorteil der Monoterpenemission für die Steineiche und andere Baumarten wie z.B. die Birke (Betula pendula Roth) mit gleichen Emissionseigenschaften ist unklar. Es gibt aber Hinweise, dass Monoterpene, in ähnlicher Weise wie Isopren, zu einer Erhöhung der Wärmetoleranz führen können. Über die genaue Funktion dieser Monoterpenemission für die Pflanze wie auch über die ihr zugrundeliegende Regulation auf Gen- und Proteinebene ist gegenwärtig noch nichts bekannt. Im Rahmen von Vorarbeiten mit der Steineiche konnten die kinetischen Eigenschaften von Monoterpensynthasen charakterisiert und ihre Bedeutung für die Monoterpenemission gezeigt werden. Weiterhin konnte aus cDNA der Steineiche ein Gen einer funktionell in E. coli exprimierbaren Myrcensynthase isoliert werden. Ziel des Projekts ist die Funktionsanalyse der licht- und temperaturabhängigen Monoterpenemission von Bäumen und deren Regulation. Hierzu werden aufbauend auf Arbeiten mit der Steineiche Birken mit aus der Steineiche stammenden Monoterpensynthasen (z.B. Myrcensynthase) transformiert und die transgenen Linien für die Untersuchungen zur Funktion der Monoterpenbiosynthese und -emission, insbesondere in Abhängigkeit der Umweltfaktoren Temperatur und Licht genutzt.
Vernalisationsbedarf, Tageslänge und Temperatur sind Schlüsselfaktoren, die den Blühzeitpunkt von Raps (Brassica napus L.) beeinflussen. Für Winterraps sind erhebliche Unterschiede im Vernalisationsbedarf bekannt und ein positiver Zusammenhang zwischen dem Vernalisationsbedarf und der Frosttoleranz bzw. Winterhärte wird angenommen. Unter typischen West-Europäischen Wachstumsbedingungen ist der Vernalisationsbedarf von Winterraps bereits Ende Dezember erfüllt, so dass Pflanzen, die vom Feld ins Gewächshaus gebracht werden, dort unter Langtagbedingungen und bei warmen Temperaturen innerhalb kurzer Zeit zur Blüte kommen. Unter Feldbedingungen blüht der Raps dagegen erst etwa vier Monate später. Dies zeigt, dass auch Faktoren wie Tageslänge und Temperatur den Blühzeitpunkt bestimmen. Hauptziel dieses Projekts ist die Aufklärung der Zusammenhänge zwischen Vernalisationsbedarf und Frosttoleranz bzw. Winterhärte und Blühzeitpunkt beim Raps in Abhängigkeit von Tageslänge und Temperatur. Dafür soll eine intensive phänotypische Charakterisierung einer doppelthaploiden Population aus einer Kreuzung zwischen dem Sommerraps Topas (DH4079) und der Winterrapssorte Express in verschiedenen Umwelten durchgeführt werden. Die Population soll im Hinblick auf (a) ihren Vernalisationsbedarf und Blühzeitpunkt unter Gewächshausbedingungen, (b) ihre Frosttoleranz nach Inkubation in einer Frostkammer, (c) den Einfluss von Tageslänge und/oder Temperatur auf den Blühzeitpunkt vollständig vernalisierter Pflanzen und (d) auf die Vererbung von Winterhärte und Blühzeitpunkt in Feldversuchen nach Aussaat im August sowie auf die Neigung zur Infloreszenzbildung und zur Blüte nach Aussaat im Frühjahr untersucht werden. Eine zu Projektbeginn bereits vorhandene molekulare Karte auf Basis des Illumina Infinium Brassica 60K SNP Chip soll für die Kartierung von QTL unter Verwendung der in den verschiedenen Umwelten ermittelten Merkmalswerten verwendet werden. Die QTL-Kartierung wird zeigen, inwiefern QTL für Frosttoleranz, Winterhärte und Blühbeginn in den verschiedenen Umwelten an den gleichen oder an unterschiedlichen Positionen im Rapsgenom liegen. Mit Hilfe einer globalen Transkriptanalyse (MACE =Massive Analysis of cDNA Ends) von kontrastierenden Bulks sollen Gene identifiziert werden, die in früh- und spätblühenden bzw. in frostsensitiven und frosttoleranten Genotypen unterschiedlich exprimiert werden. Über die somit ebenfalls gewonnenen 100 bp cDNA-Sequenzen und die Illumina SNP-Markersequenzen soll deren physikalische Position im Brassica-Genom bestimmt und damit Kandidatengene für die erfassten Merkmale identifiziert und ihre Positionen mit denen der kartierten QTL verglichen werden. Darüber hinaus werden SNP-Marker für weitere, den Blühzeitpunkt beeinflussende Gene, die von Brassica Projektpartnern entwickelt werden, kartiert und ihre Positionen mit den in diesem Projekt ermittelten QTL Positionen verglichen werden.
Weltweit nehmen Infektionen mit Antibiotika-resistenten Bakterien in dramatischem Ausmaß zu. Kommunale Kläranlagen, in die Abwässer aus medizinischen Einrichtungen gelangen, und Binnengewässer, in die tierischer Dünger fließt, sind potentielle Hotspots für die Ausbreitung von AB-Resistenzen. In ANTIRES sollen Vorkommen und Expression von AB-Resistenzgenen und AB-resistenten Mikroorganismen in Ab- und Gewässern mithilfe biogeochemischer und mikrobiologischer Analysen sowie modernster komplementärer Metaomics-Techniken untersucht werden. Die in ANTIRES erhobenen Daten und diagnostischen Werkzeuge tragen zu einem besseren Verständnis der Verbreitungswege und jahreszeitlichen Dynamik von AB-Resistenzen in Gewässern bei und sind damit essentiell für die Entwicklung von Strategien zur Eindämmung dieses Prozesses. Zur detailgetreuen Aufklärung der Ausbreitung von AB-Resistenzen in Gewässern sollen (a) die städt. Kläranlage in Göttingen, (b) Abwässer der Universitätsklinik Greifswald und (c) mit Gülle belastete bzw. unbelastete Sölle (Kleinstgewässer) in BB und MV beprobt werden. In TV2 UGOE werden die vierteljährlich in Triplikaten entnommenen Proben auf das AB-Resistenzpotential und das pathogene Potential untersucht. Es werden kultivierungsunabhängige DNA-basierte (metagenomische) und RNA-basierte (metatranskriptomische) Verfahren eingesetzt. Hierfür wird aus den entnommenen Proben die DNA und RNA (cDNA) isoliert. Im Rahmen der DNA-basierten Arbeiten wird das in den untersuchten Abwässern vorhandene AB-Resistenzpotential im jahreszeitlichen Verlauf und in Abhängigkeit von Umweltfaktoren (Temperatur, pH, etc.) bestimmt. Durch die Amplikon-basierte Analyse von taxonomischen Markergenen wird begleitend die Diversität und Abundanz von in den Proben vorhandenen, potentiell pathogenen Mikroorganismen bestimmt. Durch diese Untersuchungen werden relevante Kandidatengene und Mikroorganismen für die Entwicklung des Chip-basierten Nachweissystems identifiziert.
Aus dem Stand der Praxis der Biogasproduktion aus ZR und den aktuellen Herausforderungen an Biogasanlagen im Bestand wurden für das vorliegende Forschungsvorhaben im Teilvorhaben Prozessmikro- und -Molekularbiologie die folgenden Fragestellungen abgeleitet: - Eignen sich ZR für die Modulation der Biogasproduktion? In welchen Anteilen müssen sie zu diesem Zweck eingesetzt werden? - Welche verfahrenstechnischen und gärbiologischen Limitationen und Risiken treten beim Einsatz von ZR in Biogasanlagen auf? Gibt es hierfür kritische Schwellen? - Sind herkömmliche Prozessindikatoren und Richtwerte für die Gärbiologie, wie sie in Biogasanlagen mit überwiegendem energetischem Anteil von Stärke betonten Rohstoffen Anwendung finden, auch auf die ZR-Vergärung anwendbar? - Können gegebenenfalls neue, besser geeignete Prozessindikatoren definiert werden? Um hinsichtlich der einzusetzenden molekularbiologischen Analytik Erfahrungen und Referenzwerte für die Prozessdiagnose beim Betrieb mit Zuckerrüben zu gewinnen, werden in dem assoziierten Forschungsvorhaben 'Biogasrüben Prozessoptimierung' Proben aus dem stabilem und gestörtem Betrieb von Laborfermentern mit ZR insbesondere auf folgende Parameter untersucht: - i. die Zusammensetzung der mikrobiellen Biozönose zur Definition von Bioindikator-Organismen für den Prozesszustand (Nukleinsäuresequenz-Analysen und bioinformatische Zuordnung zu Species), - ii. der Verlauf des Metabolischen Quotienten (MQ - MUNK et al., 2012) zur Absicherung der bisherigen Definition und in der Folge zur Erkennung eines grenzwertig gestressten Zustands der methanogenen Archaeen und - iii. der Verlauf der Aktivität (cDNA/DNA-Verhältnisse) erkannter Bioindikator-Organismen. Ziel des Forschungsvorhabens 'Biogasrüben Monitoring' ist die Dokumentation und Auswertung technischer Lösungen und Betriebserfahrungen in Biogasanlagen beim Einsatz größerer Anteile an ZR. Hieraus sollen Bewertungsmaßstäbe und Handlungsempfehlungen für die Verfahrenskette der Einlagerung und Vergärung von ZR abgeleitet und in der Praxis verbreitet werden. Auch eine Bewertung der Umweltwirkungen der Biogaskette mit ZR-Einsatz soll erfolgen. Das Forschungsvorhaben sichert die Kontinuität im Biogasmonitoring der LfL (seit 2006), liefert Maßstäbe für die Bewertung von Biogasketten mit Einsatz von ZR und erweitert den Kenntnisstand zu aktuellen Entwicklungen in der landwirtschaftlichen Biogasproduktion. (Text gekürzt)
Ende 2014 ist das Vorhaben 'Mikrobiologische Prozessoptimierung in der Biogastechnologie - Diagnostik der mikrobiellen Populationen und Identifizierung von Schlüsselorganismen in Biogas-Fermentern' (K/08/06) abgeschlossen. In der Laufzeit wurden wesentliche Erkenntnisse zum Biogasprozess mit nachwachsenden Rohstoffen und den umsetzenden Mikroorganismen sowie ihren Ansprüchen (z.B. Spurenelementbedarf) gewonnen, veröffentlicht und in die Beratung integriert. Weiterhin wurden molekularbiologische analytische Systeme zur Bestimmung der Gegenwart und der Aktivität (cDNA/DNA-Verhältnis) relevanter physiologischer Gruppen (Gilden) entwickelt, Bioindikatoren für bestimmte Prozesszustände identifiziert sowie ein Frühwarnsystem vor Prozessstörungen (Metabolischer Quotient, MQ) etabliert, das früher und verlässlicher reagiert als der übliche Parameter FOS/TAC. Diese Systeme finden bereits Eingang in die Praxis. Eine Evaluierung z.B. für den in Bayern wichtigen Betrieb mit Grassilage und Gülle sowie für die thermophile Vergärung steht aber noch aus. Während die methanogenen Archaeen (MA), die den letzten Prozessschritt (Methanbildung) durchführen, nun relativ gut untersucht erscheinen, besteht insbesondere für die stromaufwärts aktiven Sekundärfermentierer, noch erheblicher Forschungsbedarf. Nur diese syntrophen Bakterien (SB) können in Kooperation mit den MA den thermodynamisch sonst nicht möglichen Abbau von Fettsäuren und Alkoholen durchführen, die beim Umsatz der organischen Substanz durch die Primärfermentierer (Hydrolyse/Acidogenese) anfallen. Den Ergebnissen von Vorhaben K/08/06 zufolge sind zwar meist die MA, häufig aber auch die SB der Flaschenhals des Gesamtprozesses, Um diese störungsanfälligen syntrophen Prozessschritte untersuchen zu können wurden bereits Schlüsselenzymgene identifiziert (fhs, hydA, cooS) und die bioinformatischen Grundlagen geschaffen, mit denen bzw. auf deren Basis die Gegenwart und Aktivität der SB mit den im Vorhaben K/08/06 entwickelten Methoden analysiert werden soll. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Prozessstufen-spezifischen molekularbiologischen Diagnose- und Frühwarnsystems, mit dem Mangelzustände und Störungen ähnlich wie in der medizinischen Diagnose frühzeitig erkannt und der betroffene Teilprozess exakt identifiziert werden kann. Dies erlaubt es, Prozessstörungen mit u.U. gravierenden ökonomisch/ökologischen Konsequenzen frühzeitig vorzubeugen bzw. gezielt zu bekämpfen und damit den Biogasprozess zu optimieren. (Text gekürzt)
Pflanzenpathogene Pilze müssen sich in modernen Agrar-Ökosystemen und während der Infektion von Pflanzen mit verschiedenen antifungalen Substanzen (Fungiziden, Phytoalexinen, Phytoanticipinen) auseinandersetzen. Während die Xenobiotika-Resistenz zunehmend an Bedeutung gewinnt, sind ihre molekularen Grundlagen bei pflanzenpathogenen Pilzen bisher unzureichend verstanden. Am Maispathogen Colletotrichum graminicola konnten wir mit Hilfe von Suppression Subtractive Hybridization und cDNA-Array ESTs von 14 Genen isolieren, deren Expression nach Applikation subletaler Konzentrationen eines Strobilurin-Fungizides signifikant erhöht war. Das am stärksten Strobilurin-responsive Gen (CgERG6) kodiert für ein Enzym der Ergosterolbiosynthese, die ?-24-Sterol-C-Methyltransferase. Die Bedeutung dieses Gens für die Sterol-Zusammensetzung der Plasmamembran und die Resistenz gegenüber Xenobiotika soll in diesem Projekt untersucht werden. Um die allgemeine Gültigkeit der Hypothese zu prüfen, dass die Sterol-Zusammensetzung in verschiedenen Pilzen Xenobiotika-responsiv ist, sollen die ERG6-Transkriptkonzentrationen und die Sterol-Muster der Plasmamembranen von C. graminicola, Magnaporthe grisea, Fusarium graminearum, Ustilago maydis und Aspergillus nidulans nach Applikation von Fungiziden und pflanzlichen antifungalen Metaboliten untersucht werden. Durch Inaktivierung und Überexpression von CgERG6 soll geprüft werden, ob die Veränderung der CgERG6 Expressionsrate die Sterol-Zusammensetzung der Plasmamembran und die Sensitivität von C. graminicola gegenüber Xenobiotika steuert. Die veränderte Sterol-Zusammensetzung der Plasmamembran kann direkt zu einer reduzierten Permeabilität für Xenobiotika führen oder indirekt über die Veränderung der Aktivität der Efflux Transporter die intrazellulären Konzentrationen dieser Verbindungen beeinflussen. Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen sollen in Kombination mit chemischen Inhibitoren von Efflux-Transportern eingesetzt werden, um den Zusammenhang zwischen Sterol-Zusammensetzung der Plasmamembran und aktivem Efflux Transport zu untersuchen.
The function of the majority of plant genes are not rigorously understood and little to nothing is known about the genetic basis of ecological sophistication. We propose to create Solanum nigrum cDNA microarrays enriched in genes whose expressions are thought to mediate ecological interactions (from Lycopersicon and Nicotiana) and whose functions are unknown but whose expressions are altered by: 1) mechanical wounding; 2) attack from specialist insect herbivores from two feeding guilds: a) single-cell feeders and b) free-living leaf chewers; 3) mycorrhizal fungal associations and 4) intraspecific competition. With these microarrays, we propose to examine the transcriptional changes that occur when S. nigrum plants are grown in communities of increasing biodiversity, with and without above-ground and below-ground herbivores and mycorrhizae, and variable soil nutritional regimes.
| Origin | Count |
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| Bund | 55 |
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| Förderprogramm | 55 |
| License | Count |
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| offen | 55 |
| Language | Count |
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