Das Projekt "Aquatische Pilze unter Schwermetalle- und Organika-Belastung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Fachbereich Biochemie,Biotechnologie, Institut für Biochemie durchgeführt. Pilze bestimmen neben Bakterien wesentlich das ökologische Leistungspotenzial im Lebensraum. Aquatische Hyphomyceten als wichtige Glieder der Nahrungsketten in Wässern wurden erstmals aus hoch schwermetallbelasteten Oberflächenwässern des ehemaligen Kupferschiefer-Bergbaugebietes Mansfelder Land beschrieben (UFZ, AG Grundwasser-Mikrobiologie, Leipzig-Halle, Dr. Schlosser und Dr. Krauß). Die dort vorhandene Sammlung von Isolaten ist die Grundlage gemeinsamer Untersuchungen zu biochemischen Toleranzmechanismen dieser komplex angepassten Organismen (weitere Kooperation: Prof. Bärlocher, Dr. J. Ehrmann, Mount-Allsion-University, Sackville, Kanada). Zwei Heliscus lugdunensis-Stämme, isoliert aus einem hoch belasteten und einem moderat belasteten Standort, zeigen deutlich unterschiedliche physiologisch-biochemische Merkmale unter Cd-Exposition (Schwermetallbiosorption und -akkumulation, Enzyme mit Relevanz zum zellulären Redox-Status, Gehalt an GSH und seiner Präkursoren). Der Gehalt an Glutathion, einem multifunktionellen Metaboliten mit zentraler Bedeutung für die Bewältigung von Umweltstress, ist erhöht. Phytochelatin (PC 2) wird in unterschiedlichem Maße induziert. Die Bereitstellung von Sulfat für die Pilz-Zellen ist offensichtlich essenziell. Experimentelle Schlussfolgerungen sind aus der Zunahme des zellulären Sulfid-Pools zu ziehen. Diese physiologisch-biochemischen Merkmale, zusammen mit deutlichen Unterschieden in der Morphologie der Konidiosporen, deuten darauf hin, dass beide Stämme unterschiedliche Ökotypen repräsentieren. Ein schwermetalltoleranter Heliscus lugdunensis-Stamm zeigt die Angebote an 1-Naphthol einen ausgeprägten Phase-II-Fremdstoffmetabolismus, mit 1-Methoxynaohthalen und 1-Naphthylsulfat als Biotransformationsprodukte. UDP-Glucuronyltransferase (mikrosomal)und UDP-Glucosyltransferase (cytosolisch) wurden charakterisiert (Kooperation: Dr. K. Grancharov, Prof. Golovinsky, Bulgarische Akademie der Wissenschaften, Institut für Molekularbiologie, Sofia). Ziel der Untersuchungen sind Einblicke in physiologisch-biochemische Anpassungsstrategien an Schwermetalle im Schwefel- und Glutathion-Metabolismus aquatischer Hyphomyceten.
Das Projekt "Bedeutung der Schwefelversorgung fuer die Synthese Cd-komplexierender Phytochelatine sowie die Cd-Aufnahme und -Verlagerung in oberirdische Pflanzenteile verschiedener Gemuesearten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät III Agrarwissenschaften I, Institut für Pflanzenernährung durchgeführt. Die besondere Bedeutung des Schwermetalls Cadmium liegt in einer relativ geringen Phytotoxizitaet gegenueber einer hohen Zootoxizitaet einerseits, andererseits in einem allgemein grossen Transfer von Boden in die Pflanze. Dies trifft besonders bei den sogenannten Akkumulatorpflanzen wie Weisskohl, Gruenkohl, Spinat, Sellerie und Salat zu. Die genannten Gemuesearten koennen das toxische Schwermetall ueber die Konzentration im Boden hinaus im Spross anreichern, ohne dass es zu optisch erkennbaren Toxizitaetssymptomen kommt. Fuer den Verbraucher ergibt sich daraus eine Gesundheitsbelastung, die er ohne Kenntnis des Herkunftgebietes des Gemueses nicht abschaetzen kann. Es stellt sich daher die Frage, ob sich durch einfache agronomische Massnahmen die Cd-Aufnahme und die Verlagerung in essbare Pflanzenteile verschiedener Gemuesearten vermindern laesst. Es ist bekannt, dass Pflanzen in der Lage sind, Cd im Zellinneren duch schwefelhaltige Polypeptide, Phytochelatine (PC), zu inaktivieren. Es gibt jedoch keine Hinweise darauf, ob Phytochelatine die Aufnahme und den Transport von Cd in den Spross beeinflussen. Aufgrund der in den letzten Jahren erzielten Verminderung der Schwefelemission ist es in verschiedenen Regionen der Bundesrepublik zu Schwefelmangelerscheinungen gekommen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es zu untersuchen, ob eine ueber die S-Ernaehrung veraenderte Phytochelatinsynthese das Cd-Verteilungsmuster von Gemuese beeinflussen kann. In einem Naehrloesungsexperiment wurde zu Anfang der Untersuchung verschiedene Kulturpflanzen einer steigenden Cd-Belastung unterzogen und die Cd-Verlagerung in den Spross bestimmt. Dabei unterschieden sich besonders Buschbohne und Winterraps in dem Vermoegen, Cd zu verlagern: Waehrend bei Buschbohne nur 5 Prozent des aufgenommenen Cd im Spross zu finden war, betrug bei Raps diese Menge etwa 23 Prozent. Diese Unterschiede zeigten sich auch in den Xylemtransportraten der beiden Pflanzenarten. Unter gleicher Cd-Behandlung und gleichen Cd-Konzentrationen in der Wurzel produzierten beide Versuchspflanzen annaehernd die gleichen Mengen an Phytochelatinen. Im Xylemexsudat liessen sich keine Phytochelatine nachweisen. Bei gehemmter Phytochelatinsynthese durch BSO veraendert sich die Cd-Verlagerung in den Spross weder bei Buschbohne noch bei Raps. Ebenso unveraendert blieb die Cd-Verteilung unter verschiedenen S-Ernaehrungsstufen. Die Resultate lassen den Schluss zu, dass die Schwefel-Versorgung sowie die Synthese von Phytochelatinen in den untersuchten Pflanzen die Cd-Verlagerung in den Spross nicht wesentlich beeinflussen.
Das Projekt "Phytochelatine, die schwermetallbindenden Peptide der hoeheren Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie durchgeführt. Es wurde eine neue Klasse von Naturstoffen in hoeheren Pflanzen entdeckt, die fuer die Schwermetallentgiftung verantwortlich sind und auch im Oekosystem nach diesen Mechanismen toxische Metalle inaktivieren. Die Substanzen wurden aufgeklaert und als (Gamma-Glu-Cys)n Gly (Phytochelatine) bzw. (Gamma-Glu-Cys)n Beta-ala (homo-Phytochelatine) beschrieben. Dieser Entgiftungsmechanismus wurde in mehr als 300 untersuchten Pflanzenarten gefunden und duerfte somit Allgemeingueltigkeit fuer niedere (Algen) und hoehere Pflanzen haben. Dieser Mechanismus macht es den Pflanzen in schwermetallbelasteten Boeden moeglich, zu ueberleben und duerfte ein wichtiges Zielsystem fuer die Pflanzenzuechtung werden, um zu verhindern, dass toxische Schwermetalle in die pflanzliche Nahrungskette gelangen.
Das Projekt "Bestimmung von Phytochelatinen in Fichtennadeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltbundesamt GmbH durchgeführt. Die meisten Pflanzen bilden unter Einfluss hoeherer Schwermetallbelastungen zur Entgiftung Peptide, die sogenannten Phytochelatine. Der Phytochelatingehalt in Nadeln ist daher ein sensibler Indikator fuer erhoehte, pflanzenunvertraegliche Schwermetallbelastungen. Im Rahmen dieses Projektes soll eine Analysenmethode zur Erfassung von Phytochelatinen in Fichtennadeln adaptiert werden, die im Rahmen des geplanten Projektes 'Schwermetalle, Dioxine, PAH, Pentachlorphenol und Phytochelatine in Fichtennadeln im Ballungsraum Linz' eingesetzt werden soll.