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Teilprojekt: Julius Kühn-Inst.

Das Projekt "Teilprojekt: Julius Kühn-Inst." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für die Sicherheit biotechnologischer Verfahren bei Pflanzen durchgeführt. EVITA ist ein bilaterales Vorhaben von deutschen und russischen Partnern aus Industrie und Wissenschaft mit dem Ziel, die am Vavilov Research Institute for Plant Industry (VIR) beheimatete Kollektion an bereits züchterisch optimierten Akzessionen des Russischen Löwenzahns für die beschleunigte Erzeugung von Hochleistungslinien zu nutzen. Es sollen Arbeiten zur molekularen Charakterisierung der Kautschukbiosynthese, Erstellung Herbizid-toleranter Linien für die Saatgutproduktion, Verwendung der VIR-Linien in laufenden Zuchtprogrammen und Eignung des Naturkautschuks in technischen Produkten durchgeführt werden. Von Taraxacum koksaghyz(Tks)-Akzessionen des VIR wird Saatgut gewonnen und auf Kleinparzellen ausgesät. Von diesen Pflanzen werden Phänotyp und Kautschukgehalt erfasst. Im Freiland auftretende Pathogene werden erfasst, bestimmt und deren Spezifität für Tks nachgewiesen. Tks-Saatgut wird einer EMS-Mutagenese unterzogen und unter Selektionsdruck durch Imidazolinon kultiviert. Tks-Blattgewebe wird transient mit AHAS-spezifischen TALE-Nukleasen transfiziert und zu neuen Pflanzen regeneriert. Beide Populationen werden hinsichtlich der Sequenz ihrer AHAS-Gene charakterisiert, auf Imidazolinon-Toleranz selektiert, vermehrt und im Gewächshaus sowie unter Freilandbedingungen auf ihre Anbaueignung getestet (Effizienz der Unkrautkontrolle in der Saatgutgewinnung, Beobachtung einer möglicher Resistenzentwicklung). Durch die Bündelung von natur-, agrar- und ingenieurwissenschaftlicher Kompetenz soll eine beschleunigte Züchtung des Russischen Löwenzahns als alternative Quelle für Naturkautschuk etabliert und sein industrieller Einsatz eingeleitet werden. Die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten sind als besonders hoch einzustufen, da namhafte deutsche und russische Industriepartner am Projekt teilnehmen und Unternehmen ein großes Interesse am Anbau sowie an der Verwertung von Naturkautschuk zur Herstellung von medizinischen und hygienischen Produkten zeigen.

Erweiterung und Anwendung der GABI-TILLING-Plattform zur Funktionsanalyse von Nutzpflanzengenen - Teilvorhaben G

Das Projekt "Erweiterung und Anwendung der GABI-TILLING-Plattform zur Funktionsanalyse von Nutzpflanzengenen - Teilvorhaben G" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Lochow-Petkus GmbH durchgeführt. Ziel des Teilprojektes ist die Erstellung einer TILLING-Population für Roggen. Die Identifizierung und Charakterisierung von Allelen für Kandidatengene, die agronomisch wichtige Merkmale beeinflussen, wird zur funktionalen Aufklärung dieser Gene beitragen. Die Inzuchtlinie HOH-IL2035 wird mit EMS mutagenisiert und in Arbeitsteilung mit P6 (Universität Hohenheim) eine TILLING-Population von 10.000 M2 Pflanzen erstellt. Die DNA von o.g. Pflanzen wird extrahiert. Geeignete Kandidatengene für agronomisch wichtige Merkmale werden untersucht und Mutanten anschließend auf Sequenzebene und phänotypisch charakterisiert. Das Projekt interagiert mit den Projekten GABI RYE-FROST und GABI RYE-EXPRESS bei der Auswahl von Zielsequenzen und Merkmalen. Eine TILLING-Population für Roggen stellt eine wichtige Ressource für die funktionelle Genomanalyse dar, die breite Anwendungsmöglichkeiten in der Grundlagen- und angewandten Forschung bietet. Neue genetische Variation wird geschaffen. Linien mit neuen, vorteilhaften Allelen für agronomisch wichtige Zielmerkmale (z.B. Frosttoleranz, Qualität) können direkt in Zuchtprogrammen eingesetzt werden.

Erweiterung und Anwendung der GABI-TILLING-Plattform zur Funktionsanalyse von Nutzpflanzengenen - Teilvorhaben H

Das Projekt "Erweiterung und Anwendung der GABI-TILLING-Plattform zur Funktionsanalyse von Nutzpflanzengenen - Teilvorhaben H" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Im Rahmen der Ausschreibung GABI-Futur beschäftigt sich das GABI-Till Projekt mit der Weiterentwicklung der Tilling (Targeting Induced Local Lesions in Genomes) Technologie für die funktionelle Analyse von Genen von Kulturpflanzen, die für die Landwirtschaft in Deutschland und Europa von besonderer Bedeutung sind. Das Teilprojekt 'Kartoffel' hat zur Aufgabe mittels EMS-Mutagenese Gene der Alkaloidbiosynthese zu inaktivieren und zudem eine tetraploide Tilling Population aufzubauen. Ferner soll die Eignung von Tilling im Vergleich zum 'Heterozygote Detection System' evaluiert werden. Kartoffelpflanzen, in den unerwünschte Eigenschaften durch Mutagenese ausgeschaltet wurden, sollen bereits im Projekt sowie im Anschluss daran züchterisch bearbeitet und vermarktet werden.

Erweiterung und Anwendung der GABI-TILLING-Plattform zur Funktionsanalyse von Nutzpflanzengenen - Teilvorhaben K

Das Projekt "Erweiterung und Anwendung der GABI-TILLING-Plattform zur Funktionsanalyse von Nutzpflanzengenen - Teilvorhaben K" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Norddeutsche Pflanzenzucht Hans Georg Lembke KG durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Ziele des Projektes ist die Herstellung einer repräsentativen EMS-Winterraps Muatantenpopulation zur Identifizierung von spezifischen Mutationen mittels TILLING (Targeting Induced Local Lesions IN Genomes). 2. Arbeitsplanung: Die TILLING-Technologie ist eine neue und effektive Methode der reversen Genetik zur Erzeugung und Identifizierung von loss/gain of function-Mutationen kommerziell wertvoller Gene ohne gentechnische Veränderung. Die Etablierung einer TILLING-Plattform mit automatisierter DNA-Extraktion und PCR-Amplifikation von Zielgenen ermöglicht den effektiven Nachweis von Punktmutationen. Eine direkte Kooperation zwischen Wissenschaft und Pflanzenzüchtung gewährleistet eine zielgerichtet Identifizierung und Phänotypisierung interessanter Mutanten und die wirtschaftliche Umsetzung der Ergebnisse durch Integration der selektierten Rapsmutanten in die Sortenzüchtung. 3. Ergebnisverwaltung: Der Arbeitsplan sieht folgende Schritte vor: Herstellung eines repräsentativen EMS-Mutantensortiments für Winterraps, Langzeitlagerung der M3-Samen, Etablierung einer TILLING-Plattform für Raps (DNA-Arrays, DNA-Pools) in Kooperation mit der CAU, Phänotypisierung von spezifischen Mutanten.

Teilvorhaben 1: Züchtung

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Züchtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BIOPLANT - Biotechnologisches Forschungslabor GmbH durchgeführt. Kartoffelstärke zeigt aufgrund geringerer Verunreinigungen mit Nebenbestandteilen wie Fett und Eiweiß und einem höheren Phosphorylierungsgrad Vorteile gegenüber anderen pflanzlichen Stärkearten. Kartoffelstärke besteht zu 20 Prozent aus der unverzweigten Amylose und zu 80 Prozent aus dem hochverzweigten Amylopektin. Beide Moleküle eignen sich hervorragend für unterschiedliche technische Anwendungen, so dass die Züchtung von Amylose- und Amylopektinsorten wichtige Züchtungsziele sind. Diese Stärkequalitäten können nun weiter optimiert werden durch die Inaktivierung weiterer Gene, die für diverse Stärke-modifizierende Enzyme kodieren. Durch die Inaktivierung von Genen solcher Enzyme, die an der Stärkebiosynthese beteiligt sind, wird erreicht, dass jeweils nur eine der Stärkequalitäten gebildet wird und diese ggf. in einer weiterhin modifizierten Form. Aufwändige Aufreinigungsprozesse zur Auftrennung der Stärkekomponenten und weitere chemische Modifizierungsprozesse fallen fort. Deshalb sollen mittels einer EMS-Mutagnese und der anschließenden Hochdurchsatz-Sequenzierung neue Allele gefunden werden, die für schwach aktive bzw. inaktive Stärke-modifizierenden Enzyme kodieren.

Teilvorhaben 2: Erbgut-Analytik

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Erbgut-Analytik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Kartoffelstärke zeigt aufgrund geringerer Verunreinigungen mit Nebenbestandteilen wie Fett und Eiweiß und einem höheren Phosphorylierungsgrad Vorteile gegenüber anderen pflanzlichen Stärkearten. Kartoffelstärke besteht zu 20 Prozent aus der unverzweigten Amylose und zu 80 Prozent aus dem hochverzweigten Amylopektin. Beide Moleküle eignen sich hervorragend für unterschiedliche technische Anwendungen, so dass die Züchtung von Amylose- und Amylopektinsorten wichtige Züchtungsziele sind. Diese Stärkequalitäten können nun weiter optimiert werden durch die Inaktivierung weiterer Gene, die für diverse, Stärke-modifizierende Enzyme kodieren. Durch die Inaktivierung von Genen solcher Enzyme, die an der Stärkebiosynthese beteiligt sind, wird erreicht, dass jeweils nur eine der Stärkequalitäten gebildet wird und diese ggf. in einer weiterhin modifizierten Form. Aufwändige Aufreinigungsprozesse zur Auftrennung der Stärkekomponenten und weitere chemische Modifizierungsprozesse fallen fort. Deshalb sollen mittels einer EMS-Mutagenese und der anschließenden Hochdurchsatz-Sequenzierung neue Allele gefunden werden, die für schwach aktive bzw. inaktive Stärke-modifizierende Enzyme kodieren.

Erweiterung und Anwendung der GABI-TILLING-Plattform zur Funktionsanalyse von Nutzpflanzengenen - Teilvorhaben I

Das Projekt "Erweiterung und Anwendung der GABI-TILLING-Plattform zur Funktionsanalyse von Nutzpflanzengenen - Teilvorhaben I" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BIOPLANT - Biotechnologisches Forschungslabor GmbH durchgeführt. Es wird angestrebt, Zuchtklone mit inaktiven Allelen für das Gen UDP-glucose:solanidine glycosyltransferase (sgt2) und für das Gen UDP-galactose:solanidine galactosyltransferase (sgt1) zu isolieren, die an der Synthese der Glykoalkaloide alpha-Solanin und alpha-Chaconin beteiligt sind. Es soll eine EMS-behandelte Population von diploiden Kartoffeln untersucht werden. Mittels Hochdurchsatz-Methoden werden die Gene sgt1 und sgt2 untersucht auf Sequenzveränderungen, die auf Transkriptebene (splice sites), auf Translationsebene (stop codons) oder auf Proteinebene (konservierte, funktionelle Bereiche der codierten Enzyme) zu einer Verringerung oder zu einem Ausfall der Genfunktion führen. Über Fusion- oder Aufdopplungstechniken werden Klone mit ansteigender Dosis diese Allele erstellt. Da solche Zuchtklone erwünschte Merkmale tragen und keinen einschränkenden Regulierungen unterliegen, können sie direkten Eingang in die praktische Sortenzüchtung finden.

Krebsrisiken durch Gemische aus Umweltchemikalien und erbgutschaedigenden Stoffen

Das Projekt "Krebsrisiken durch Gemische aus Umweltchemikalien und erbgutschaedigenden Stoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Fachbereich 7 Biologie, Institut für Chemie und Biologie des Meeres, Arbeitsgruppe biochemische Toxikologie durchgeführt. Krebsrisiko durch Gemische aus Umweltchemikalien und erbgutschaedigenden Stoffen. In diesem Vorhaben soll untersucht werden, ob und inwieweit die Wirkung von erbgutschaedigenden Substanzen durch Umweltchemikalien in niedrigen Konzentrationen veraendert wird. Eine Erbgutschaedigung gilt als Ursache der Krebserzeugung. Um eine moeglichst allgemeine Aussage ueber auftretende Kombinationseffekte treffen zu koennen, sollen drei typische Vertreter, die ein unterschiedliches Schadensprofil am Erbgut erzeugen, paarweise mit 10 umweltrelevanten Chemikalien kombiniert werden. Die 10 Umweltchemikalien unterscheiden sich deutlich in ihren chemischen Strukturen und ihrer Fettloeslichkeit (Lipophilitaet). Es soll untersucht werden, ob sich fuer solche Kombinationen, aehnlich wie fuer Einzelstoffe, quantitative Struktur-Wirkungsbeziehungen (QSARs) entwickeln lassen. Dann koennte allein anhand der Lipophilitaet der Umweltchemikalien das Krebsrisiko durch Substanzgemische abgeschaetzt werden und somit Entscheidungshilfen fuer Grenzwertfestlegungen geliefert werden. Die Kombination der gentoxischen Verbindungen (Mehtylmethansulfonat, 4-Nitroquinolin-1oxid und Tetrachlorhydrochinon) erbrachten in ersten Versuchen z.T. additive z.T. synergistische genotoxische Kombinationswirkungen in menschlichen Fibroblasten. Eine nicht gentoxisch wirkende Umweltchemikalie erhoehte die gentoxische Wirkung der drei untersuchten Kanzerogene.

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