Das Projekt "Die systemisch erworbene Resistenz bei Pflanzen - ein - omics Ansatz zur Pathogenantwort" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München, Institut für Biochemische Pflanzenpathologie durchgeführt. Ziel dieses Projekts ist es, Signalkomponenten der systemisch erworbenen Resistenz (SAR) in Arabidopsis thaliana und einer Mutante, eds1, welche nicht mehr in der Lage ist, SAR Signale zu produzieren oder zu transportieren, zu identifizieren. EDS1 abhängige Peptide, Lipide und polare niedermolekulare Stoffe werden mit massenspektrometrischen Methoden identifiziert. Danach wird in verschiedenen (Nutz)Pflanzen untersucht, ob die so identifizierten möglichen SAR Komponenten Resistenz gegen Krankheitserreger auslösen. Des Weiteren wird der Einfluss von SAR Signalen auf Prozesse wie z.B. Trockenresistenz untersucht.
Das Projekt "Erweiterung und Anwendung der GABI-TILLING-Platform zur funktionsanalyse von Nutzpflanzengenen (Teilprojekt F: Roggen)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Pflanzenzüchtung durchgeführt. TILLING (Targeting Induced Local Lesions In Plant Genomes) ist ein Verfahren zur Erzeugung und dem Nachweis von Mutanten in Pflanzen. Ziel ist die Identifizierung und Charakterisierung neuer funktionaler Allele für agronomisch wichtige Merkmale im Roggen. Vier Roggeninzuchtlinien wurden mit verschiedenen Konzentrationen des Mutagens EMS behandelt um Mutanten zu erzeugen. Es werden Kandidatengene für wichtige Merkmale amplifiziert und in einer Heteroduplexanalyse Mutanten in den Kandidatengenen identifiziert und sequenziert. Anhand von Genen, die in der TILLING-Analyse in Gerste bereits etabliert wurden soll die Mutationsfrequenz in der M2 Generation bestimmt werden. Von Mutanten mit neuen Allelen in den Kandidatengenen werden M3 Nachkommen phänotypisch analysiert. Parallel zum Mutageneseansatz wird in einem Eco-TILLING Ansatz die natürliche Variation in Kandidatengenen in einem diversen Set von Roggenlinien untersucht.
Das Projekt "Chloridtransport und Salztoleranzmechanismen in Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Ökosystemforschung durchgeführt. Versalzung ist eine zunehmende Bedrohung vieler landwirtschaftlich genutzter Flächen in trockenen Gegenden, nicht nur in Asien, Afrika und Australien, sondern auch im Süden Europas, vor allem dort, wo der Ertrag nur durch zusätzliche Bewässerung erreicht oder gesteigert werden kann. Um diesem Problem zu begegnen, muss man verstehen, wie Salz im Boden sich auf die darin wachsenden Pflanzen auswirkt. Bisher konzentrierte sich die Erforschung von Salzstress- und Salztoleranzmechanismen in Pflanzen auf den Na+-Transport und seine zelluläre Regulation. Dabei geht man davon aus, dass sich durch gentechnische Einflussnahme auf die involvierten lonentrans porter die Salztoleranz diverser Kulturpflanzen drastisch verbessern lässt, ohne dabei Qualitätseinbussen im Ertrag hinnehmen zu müssen. Der Anionen-Transport blieb zur Verifizierung dieser These bisher jedoch unberücksichtigt. Grund dafür ist ein Mangel an den dafür nötigen zell- und molekularbiologischen Werkzeugen. Wir haben einen rekombinanten Chloridindikator exprimiert und so ein erstes Werkzeug geschaffen, das erlaubt, Cl--Ionenstatus, -dynamik und -Verschiebungen in vivo anzuzeigen (Lorenzen et al. 2004 Plant Journal 38: 539-544). Unsere Vorarbeiten zeigen, wie unter Salzstressbedingungen grosse Mengen Chloridionen im Cytosol akkumuliert werden. Das hier beantragte Projekt soll dazu dienen, die zugehörigen Transporter, über die dieser Prozess läuft, auf molekularer Ebene zu charakterisieren, und zeigen, ob sich durch Ausschalten dieser Transporter Salztoleranzen ergeben. Dazu sollen zunächst in Arabidopsis und in der verwandten saltzresistenten Art Thellungiella mutmassliche Gene, die für Chloridtransporter kodieren, deletiert werden. Vergleiche der Chloridaufnahme-Charakteristika der Knockout-Mutanten mit dem jeweiligen Wildtyp und mit weiteren ausgesuchten salzsensitiven Mutanten sollen mögliche, dem Chloridtransport zuzuschreibende, Salzresistenzmechanismen aufdecken. Durch parallele Experimente mit unterschiedlich salzempfindlichen Reissorten und ausgesuchten Reis- Retroposon-Mutanten, soll gezeigt werden, ob die in den Modellorganismen (Arabidopsis, Thellungiella) gewonnenen Erkenntnisse übertragbar und generalisierbar sind, und welche Bedeutung ihnen für Wachstum und Ertragssteigerung zukommt.
Das Projekt "Molekulare Entwicklungsbiologie des Auges" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit GmbH, Institut für Säugetiergenetik durchgeführt. Ausgehend von den vorhandenen Katarakt-Mutanten bei Maus, Hamster und Ratte wird die Entwicklung der Augenlinse untersucht. Ausgewaehlte Mutanten werden morphologisch waehrend der Embryonalentwicklung untersucht und die verantwortlichen Gene kloniert. Unter den verschiedenen Mutanten werden solche gezielt gesucht, die Veraenderungen an ueberwiegend in der Linse exprimierten Genen aufweisen. Die Ergebnisse der Untersuchungen an unseren Tiermodellen werden auf humangenetische Fragestellungen uebertragen. Einzelprojekte: - Positionsklonierung des Cat 3-Gens der Maus (Zusatzfoerderung d. DFG) - Molekulare Analyse von Sl-Mutanten der Maus. - Wirkt alpha-A-Kristallin als Transkriptionsfaktor am Promotor der gamma-Kristalline? Molekulare Charakterisierung von Cat 2/ gamma-Kristallin Mutanten der Maus.
Das Projekt "Analyse einer natürlich bestandsbildenden floralen homöotischen Mutante des Hirtentäschel (Capsella bursa-pastoris)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Jena, Lehrstuhl für Genetik durchgeführt. Mit dem Vorhaben soll exemplarisch die evolutionäre Bedeutung homöotischer Mutanten erforscht werden. Dazu soll erstmals eine natürlich bestandsbildend vorkommende florale homöotische Varietät von der molekularen Entwicklungsgenetik bis zur Ökologie im Freiland umfassend charakterisiert werden. Mit einer Sippe des Hirtentäschel (Capsella bursa-pastoris), bei der die Petalen in Stamina umgewandelt sind, wurde hierzu ein vielversprechendes Modell identifiziert. Der Vererbungsmodus des mutanten Phänotyps soll bestimmt und die veränderte Entwicklung der mutanten Blüten durch morphologische Studien genau charakterisiert werden. Mittels molekularer Markerstudien soll die Häufigkeit und der Ort der Entstehung der Varietät bestimmt werden. Durch Freilandbeobachtungen soll die Auswirkungen der mutanten Blütenmorphologie auf die Menge und Zusammensetzung der Blütenbesucher, das Auskreuzen und damit die populationsgenetische Struktur von Capsella bursa-pastoris an einem 'natürlichen' Standort untersucht werden. Die Expression entwicklungsgenetisch informativer Gene, z.B. floraler homöotischer Gene und von Katastergenen, soll in mutanten Blüten studiert werden. Das für den mutanten Phänotyp verantwortliche Gen soll durch zwei ineinandergreifende Ansätze kloniert werden, welche die nahe Verwandtschaft mit der Modellpflanze Arabidopsis thaliana ausnutzen, den sog. Kandidatengenansatz und das kartierungsgestützte Klonieren. Als Voraussetzung für das kartierungsgestützte Klonieren wird der interessierende Locus zunächst in einer Genkarte lokalisiert, die zur ArabidopsisGenkarte homologisiert
Das Projekt "Gerichtete (gravitrope) und ungerichtete Reaktionen (Endoctyose, Halotoleranz) auf Schwerkraft in Pflanzen (Flugexperimente WAICO und TEXUS Endofil und SPARC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Zierpflanzen- und Gehölzwissenschaften, Abteilung Molekulare Ertragsphysiologie durchgeführt. Für gerichtete und ungerichtete Reaktionen der Pflanze auf Schwerkraft wird die Arbeitshypothese aufgestellt, dass an das Cytoskelett gekoppelte, als Statolithen fungierende Organelle und an das Cytoskelett gekoppelte Ionenkanäle (Ca2+, K+) als die zentralen Teile eines primären Sensorapparates für Schwerkraft fungieren. Diese Hypothese wird für die gravitrope Reaktion der Wurzel weitgehend akzeptiert. Durch die in unserem Labor isolierte agravitrope Mutante wird einerseits ein Experiment im Orbit (WAICO, 2007/2008) unterstützt, andererseits können durch Untersuchung dieser Mutante wichtige, dem primären Sensorapparat nachgeschaltete Komponenten identifiziert werden (TEXUS SPARC, 2010). Um die Grundhypothese für nicht gerichtete Reaktionen auf Schwerkraft noch stärker experimentell zu belegen, dient ein weiteres Flugexperiment (ENDOFIL). Im TEXUS-Flug in 2009 soll die postulierte Beteiligung des Cytoskeletts in myg an der Beschleunigung der Endocytose in Tabakpollenschläuchen durch Inhibitoren nachgewiesen werden.
Das Projekt "Erhöhung der Trichothecene-Resistenz von Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Department für Angewandte Pflanzenwissenschaften und Pflanzenbiotechnologie, Institut für Angewandte Genetik und Zellbiologie durchgeführt. Mykotoxine der Klasse der Trichothecene werden von verschiedenen Gruppen pflanzenpathogener Pilze gebildet. Es ist sehr wahrscheinlich, daß die Produktion von Trichothecenen die Virulenz dieser Pilze auf verschiedenen Wirtspflanzen erhöht. Trichothecene wirken als Inhibitoren der Proteinsynthese von Eukaryonten und sind deshalb sowohl für Pflanzen wie auch Tiere hochgiftig. Insbesonders der Befall von Weizen und Mais durch verschiedene Fusarium Arten kann zu einer unakzeptabel hohen Kontamination von Nahrungs- und Futtermittel führen. Trichothecene-resistente Mutanten der Hefe Saccharomyces cerevisiae werden untersucht um molekulare Mechanismen der Resistenz aufzuklären. Als ein Mechanismus wurden semidominant wirkende Mutationen am Wirkungsort, einem ribosomalen Protein charakterisiert. Die entsprechenden Änderungen werden in die evolutionär sehr stark konservierten Proteine von Pflanzen eingeführt und getestet, ob transgene Pflanzen erhöhte Trichothecene-Resistenz zeigen. Ein weiters Projektziel ist es zu klären, ob ähnliche Aminosäureänderungen am Wirkungsort auch der Mechanismus sind, der Trichothecene-produzierende Pilze vor ihrem eigenen Toxin schützt.
Das Projekt "Molekulare Mechanismen der Mykotoxinresistenz von Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Department für Angewandte Pflanzenwissenschaften und Pflanzenbiotechnologie, Institut für Angewandte Genetik und Zellbiologie durchgeführt. Die Bildung toxischer Metaboliten ist bei vielen pflanzenpathogenen Pilzen ein Virulenzfaktor, und die Ressitenz gegen diese Toxine eine wichtige Komponente der Resistenz der Wirtspflanze. In diesem Projekt sollen unter Verwendung der Modellpflanze Arabidopsis thaliana mittels 'activation tagging Mutanten identifiziert werden, die eine erhöhte Resistenz gegen verschiedene Mykotoxine aufweisen. Durch Charakterisierung solcher Mutanten sollte es möglich sein die verantwortlichen Gene zu identifizieren. Weiters oll eine Gruppe von Kandidatengenen (ABC transporter-Genfamilie) untersucht werden.
Das Projekt "Optimierung der Fermentationsbedingungen für Biooxidationen mit mutierten und rekombinanten Ganz-Zell Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Angewandte Synthesechemie (E163) durchgeführt.
Das Projekt "Signaltransduktion der Nitratverwertung in Pilzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Department für Angewandte Pflanzenwissenschaften und Pflanzenbiotechnologie, Institut für Angewandte Genetik und Zellbiologie durchgeführt. Projektziel: Das Projekt zielt darauf ab, unser Verständnis der molekularen Regulationsmechanismen für die Nitratverwertung zu verbessern. Nitrat wird in der Landwirtschaft umfassend als Dünger eingesetzt, iwas bekanntermassen aber mit Gesundheitsgefährdungen verbunden ist. Das verbesserte Verständnis der Regulationsmechanismen hat auch das Potential die Effizienz der mehr als 100 Millionen Tonnen von Stickstoffdüngern, die jährlich weltweit ausgebracht werden, zu erhöhen. Beschreibung: Der Bodenpilz Aspergillus nidulans hat sich mittlerweile als eines der am weitesten fortgeschrittenen Modellsysteme für die Untersuchung der Stickstoffverwertung etabliert und ausführliche Kenntnisse über die wichtigsten molekularen Regulatoren dieses Prozesses sind erarbeitet worden. In dem vorliegenden Projekt werden die zellulären Vorgänge untersucht werden, die notwendig sind, um dem Pilz die An- oder Abwesenheit von Nitrat in seiner Umwelt zu signalisieren und diese Information von der Zelloberfläche an den Zellkern weiterzuleiten. In den drei Teilprojekten werden verschiedene Methoden zur Anwendung kommen, die die Charakterisierung solcher Signalvorgänge erlauben. Zum einen wird duch die Mutagenese von speziell konstruierten Aspergillus Stämmen versucht, Mutanten in einem der Signaltransduktionswege zu finden. Zum zweiten werden durch die Anwendung der neuen 'microarray Technologie die Änderung der Genexpression aller Aspergillus Gene in Reaktion auf den Nitrat Stimulus untersucht. Gene, die eine starke Reaktion zeigen werden anschliessend weiter charakterisiert. Im dritten Projektteil wird die zelluläre Antwort auf den Nitratstimulus auf Proteinebene untersucht. Dies geschieht mit Hilfe der ebenfalls neuen sogenannten 'Proteome Techniken, die, beginnend mit einer Auftrennung des Gesamtproteinextraktes in 2 Dimensionen, die spezifische An- oder Abwesenheit bzw. spezifische Veränderungen bestimmter Proteine nachweisen können. So identifizierte Proteine werden im Anschluss durch Massenspektrometrie und Bioinformatik analysiert und identifiziert um dann weiter charakterisiert zu werden. Zusammen sollten die drei Projektteile neue Mechanismen der Nitrat Signalübertragung identifizieren und durch die genetische Konservierung mancher dieser Prozesse zwischen Pilzen und Pflanzen auch als Leitlinie für Signalübertragungs Studien in Pflanzen dienen.
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