Das Projekt "Analyse des in-situ Verhaltens von gentechnisch behandelten Bakterien in einem standardisierten Mikrokosmos" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbH durchgeführt. Achievements: Activated sludge microcosms simulated the level of aeration. Nutrient makeup and microbial community structure associated with activated sludge reactors. Soil microcosms were initially sterilised, but maintained many of the physicochemical characteristics of soil. The fate and behaviour of the genetically engineered microorganisms (GEMs) were consistent within microcosms and allowed for comparisons to be made between microcosm types. Polyclonal and monoclonal antibodies were specific for the GEMs when tested against closely related Pseudomonads and bacteria isolated from the microcosms. Nucleic acid probes were specific for recombinant deoxyribonucleic acid (DNA), did not hybridise to closely related microorganisms and isolated bacteria and were used in colony hybridisation procedures to detect plasmid DNA in putative transconjugant bacteria. GEMs maintained population levels of 10(4) bacteria/ml sludge. In soil microcosms, the density of GEMs varied depending on physicochemical properties. The GEMs degraded substituted aromatic compounds present in both microcosms. Recombinant DNA was stable in GEMs added to the microcosms both in the absence and presence of the aromatic compounds which they specifically degrade P. sp. strain FR1(pFRC20P) contains recombinant DNA necessary for the degradation of alkylbenzoates on both the chromosome and plasmid, pFRC20P. Transfer of this DNA was not detected in any microcosm. The plasmid was mobilised in vitro by helper plasmids at frequencies of 10(-5) transconjugants/recipient. P. putida (pWWO-EB62) has the modified catabolic pathway for ethylbenzoate present on the plasmid. Transconjugants arising by transfer of plasmid, pWWO-EB62, to recipient bacteria were observed in activated sludge microcosms at densities of 1000 bacteria/ml and in soil microcosms. The frequency of in vitro conjugative transfer of pWW0-EB62 to recipient bacteria was 1 to 0.1 transconjugants per donor cell. Conjugative transfer of pWWO-EB62 was analysed on solid medium and continuous culture. On agar, the plasmid transfers to and is expressed in Pseudomonads group I and Escherichia coli. Other bacteria including Pseudomonads belonging to group II, III and IV did not act as recipients, either because the plasmid was not transferred or stably maintained. In continuous culture, the transfer rate of pWWO-EB62 from P. putida KT2440 (pWWO-EB62) to P. putida UWC1, was dependent on cell doubling time, the temperature, and degree of agitation.
Das Projekt "Gewinnung von neuen Enzymen und Plasmiden aus marinen mikrobiellen Gemeinschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und Umwelttechnologie, Abteilung 6 Marine Mikrobiologie durchgeführt. Das Projekt beschaeftigt sich mit der Isolierung von neuen Enzymen und Plasmiden aus marinen extremophilen Bakterien und Phagen. Die Zielmolekuele finden Anwendung in der molekularen Biotechnologie und sollen Prozesse wie Nukleinsaeure- und Proteinreinigungsverfahren sowie Klonierungen erleichtern bzw. verbessern. Bei den Enzymen handelt es sich um D-Nasen, R-Nasen, Proteinasen und DNA-Ligasen, die bei hohen Salzkonzentrationen, hohen pH-Werten und in Anwesenheit von chaotropen Agenzien bzw. bei niedriger Temperatur (Ligasen) aktiv sein sollen. Plasmide sollen fuer Nicht-E.coli-Klonierungen eingesetzt werden und deshalb klein sein und einen weiten Wirtsbereich besitzen. D-Nasen, R-Nasen, Proteinasen und Plasmide werden unter Bakterien gesucht, die aus Salmen isoliert werden. DNA-Ligasen werden aus arktischen/antarktischen und Nordseephagen gewonnen. Dabei werden mikrobiologische Verfahren und molekulare Methoden angewendet (u.a. Direktisolierung von Plasmiden aus der Umwelt durch Transformation bzw. von Genen aus Bakterien- und Phagenstaemmen).
Das Projekt "The development of advanced bioremediation techniques for efficient treatment of industrial wastewaters" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. The monitoring of the organic pollutants and the risk assessments in the Dnepropetrovsk region, Ukraine, will be studied on the territory of industrial enterprise 'Dneproshina' producing automotive tires as well on encircled area. The data obtained will result both in identification of the toxic compounds present in the studying material (industrial effluents and regions of the relevant industrial influence) and in ranking of these pollutants according to their danger from the ecological and population health points of view. Such data will also lead to estimation of the environmental impact of the pollutants discarded by industrial companies in the natural resources (Dnieper river and its basin, Black Sea). These analytical-ecological investigations will result in setting of the priorities for the development and application of the specific biotechnological methods for depolluting of the detected contaminants. In parallel, probes of the industrial effluents (both liquid and solid) will be analyzed on the presence of microorganisms capable to remediate of the found contaminants. Such microorganisms will be isolated, multiplied and then will be used for studies of optimal conditions for detoxification and mineralization of the detected pollutants. To perform the molecular assessment of in situ biodegradative capacity of the strains present in the effluents, the polymerase chain reaction (PCR) and reverse transcriptase-PCR (RT-PCR) techniques to measure the presence and expression of genes involved in the degradation of organic pollutants will be applied. The research plan foresees a sequencing and identification of novel genes encoding oxygenase enzymes involved in the degradation of aromatic pollutants as well as the application of forced evolution techniques to the generation of oxygenase enzymes with enhanced bioremediation capabilities. The selected genes will be integrated into the genomes of the parental or other appropriate recipient strains and genetically stable recombinants will be selected. These strains will be used for the analysis of depletion of xenobiotics under laboratory and simulated 'on-site' conditions. Their performance will be compared with that of the parental strains. To produce microorganism strains capable to biotransform the wide range of the pollutants two approaches will be used: microorganisms possessing polyfunctional ability to transform specific organic substances will be generated using both chromosomal integration and natural plasmid transfer; the microorganism consortia will be elaborated. The remediation efficiency of the obtained systems will be assessed. As the proposed research foresees the use of recombinant DNA technique, the special consideration will be given to biological safety studies. In this respect, the studies on possible gene transfer and plasmids'/integrated genes' stability are also planned. ...
Das Projekt "Abschaetzung des Risikopotentials bei der Freisetzung von gentechnisch veraenderten Mikroorganismen ins Berliner Abwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Fachbereich Biologie, Institut für Biochemie und Molekularbiologie durchgeführt. Die Stadt Berlin hat die dichteste Ansiedlung von gentechnischen Anlagen in der Bundesrepublik Deutschland. Aus diesen Anlagen (Forschungseinrichtungen, anwendungsorientiert arbeitende Unternehmen) gelangen Bakterien mit veraendertem Erbmaterial ins Abwasser und ueber die Klaeranlagen in die Umwelt. Deshalb war es von groesster Bedeutung, moegliche Auswirkungen durch Abwassereinleitungen mit gentechnisch veraenderten Bakterien auf die im Klaerschlamm vorhandenen Bakterien zu untersuchen, zumal ein Belebtschlammbecken mit einem Fermenter vergleichbar ist und die Konsistenz des Schlamms (Schlammflocke) einen guten Zell-Zell-Kontakt ermoeglicht. Die Erbinformation der Bakterien ist auf dem Bakterienchromosom gespeichert. Darueber hinaus besitzen sie in vielen Faellen zusaetzliche Informationseinheiten (Plasmide), die sie untereinander austauschen koennen (Konjugation). Aufgrund der leichten Handhabung und der guenstigen Eigenschaften werden die Plasmide besonders haeufig in der Gentechnologie eingesetzt. Auf den Plasmiden sind die fuer die Gewinnung wichtiger Bioprodukte notwendigen Gene codiert. In dem Forschungsprojekt wurde die Uebertragung dieser Plasmide aus gentechnisch veraenderten Bakterien auf natuerlich vorkommende Bakterien untersucht (Plasmidtransfer). Zunaechst wurde der Pladmidtransfer im sterilen und nicht sterilen Klaerschlamm unter standerisierten Bedingungen untersucht. Besondere Beruecksichtigung fand die Ueberlebensfaehigkeit der eingesetzten gentechnisch veraenderten Mikroorganismen und der durch die Plasmiduebertragung entstandenen Bakterien mit neu kombiniertem Erbgut (Transkonjuganten). In der naechsten Phase der Untersuchung wurde der Einfluss unterschiedlicher Parameter (Temperatur, pH, im Abwasser vorkommende Chemikalien) auf die Plasmiduebertragung untersucht.
Das Projekt "Verbesserung der katabolischen Eigenschaften Aromaten verwertender Mikroorganismen zum Abbau chlorierter Analoga durch den Transfer von Genen, die fuer Chlorbrenzcatechin umsetzende Enzyme kodieren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbH durchgeführt. Eine Vielzahl von Chloraromaten wird biologisch nur schwer abgebaut. Eine grundsaetzliche Strategie zur Entwicklung von Mikroorganismen, die Chloraromaten mineralisieren koennen, ist die Kombination von Segmenten von Abbauwegen a) zum Umsatz von Chloraromaten in Chlorbrenzcatechine als zentrale Zwischenprodukte und b) zur Mineralisierung von Chlorbrenzcatechinen, die in der Regel nicht simultan in Mikroorganismen vorkommen. Dieses gilt z.B. fuer Acinetobacter junii, ein Stamm, der Chloroguaiacole umsetzt, jedoch aufgrund des Fehlens einer Abbausequenz fuer Chlorbrenzcatechine diese nicht mineralisieren kann. Die Anhaeufung von Chlorbrenzcatechinen aus Chlorguaiacolen hemmt wiederum die O-demethylierende Aktivitaet des Stammes. Aehnlich unvollstaendige Abbauwege existieren z.B. im Toluol abbauenden Organismus Pseudomonas putida F1, welcher Brenzcatechin meta-Weg verstoffwechselt, ein Abbauweg, der mit dem Umsatz von Chlorbrenzcatechinen nicht kompatibel ist. Das Ziel der Zusammenarbeit ist, die fuer Enzyme des Chlorbrenzcatechinabbaus codierenden Gene in Acinetobacter junii zu uebertragen, entweder durch Plasmidtransfer oder durch Transfer klonierter Gene. Andererseits sollen Chlorbrenzcatechin-Genkassetten entwickelt werden, die in eine Vielzahl von Empfaengern uebertragen werden koennen. Diese sollen zunaechst genutzt werden, um hochstabile Chlorbenzol mineralisierende Derivate des Stammes Pseudomonas putida F1 zu erhalten. Engpaesse verschiedener Abbauwege sollen aufgeklaert und nach komplementaeren Abbausequenzen gesucht werden.
Das Projekt "Untersuchungen zum Einfluss von Antibiotikaeintraegen in die Umwelt auf die zunehmende Verbreitung von Antibiotikaresistenzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Institut für Molekulare Infektionsbiologie durchgeführt. Vor dem Hintergrund der dramatischen Entwicklung in der Humanmedizin -immer mehr Infektionserreger sind resistent gegenueber Antibiotika- muss auch die Wechselwirkung zwischen Mensch und Umwelt im Rahmen einer umfassenden Analyse und Problemloesung unter diesem Aspekt betrachtet werden. Der Einfluss der aktuell bekannt gewordenen Antibiotikaeintraege in die Umwelt auf die Verbreitung von Antibiotikaresistenzen muss untersucht werden. Es soll der Frage eines erhoehten Selektionsdruckes und damit Vermehrung von resistenten Keimen (vertikaler Gentransfer) und der erhoehten Weitergabe von Resistenzdeterminanten ueber Plasmidaustausch (horizontaler Gentransfer) nachgegangen werden. Neben populationsdynamischen Untersuchungen soll auch der Abbau (Persistenz) und die Umweltwandlung von Antibiotika und damit Verlust der Wirksamkeit erfasst werden. Zum Vorhaben gehoert die Abschaetzung moeglicher Antibiotikakonzentrationen in Umweltkompartimenten. Zur Bestaetigung der Bilanzierungen muessen Umweltkonzentrationen von Antibiotika und ausgewaehlter Biotransformationsprodukte (menschliche und tierische Ausscheidungsprodukte) bestimmt werden. Mit den gewonnenen Daten und Informationen sollen die Bedeutung und Funktion der Umweltpfade bei der Uebertragung von antibiotikaresistenten Keimen und Antibiotika auf den Menschen bewertet werden.
Das Projekt "Gentransfer bei Bakterien und Verhalten gentechnisch veraenderter Bakterien im Boden und Wasser - Konjugativer Transfer gentechnisch veraenderter Plasmide bei Freisetzungssimulierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Zentrum für Molekulare Biowissenschaften, Lehrstuhl für Genetik durchgeführt. In Fortsetzung unserer Untersuchungen zum Gentransfer bei Bakterien im Boden sollen die folgenden Fragen bearbeitet werden: Einfluss des Naehrstoffangebots, darunter auch pflanzliche Rueckstaende im Ackerboden, auf den Plasmidtransfer aus Spenderbakterien auf homologe und auf heterologe, native Bodenbakterien. Moeglichkeiten zur biologischen Begrenzung des Plasmidtransfers durch Vermeidung bestimmter landwirtschaftlicher Vorkulturen und Verwendung temperatursensibler bakterieller Mutanten, bei Ausnutzung jahreszeitlicher Temperaturschwankungen im Acker als Steuergroessen. Gibt es beim Plasmidtransfer im Boden Helfereffekte durch native TRA+ Plasmide kann ein binaeres Plasmidsystem zur Abschaetzung des Transfers auch wenig transmissibler Plasmide unter Umweltbedingungen entwickelt werden.
Das Projekt "Konjugativer Gentransfer und Ueberleben gentechnisch veraenderter Bakterien in Abwasser und Oberflaechenwasser unter simulierten Freisetzungsbedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltbundesamt, Fachbereich V, Institut für Wasser-, Boden- und Lufthygiene (UBA) durchgeführt. Freigesetzte gentechnisch modifizierte Bakterien koennen ins Abwasser gelangen und von dort weiter verbreitet werden. Ziel des Vorhabens sind 1. Die Untersuchung von Gentransferprozessen (bakterielle Konjugation) aus allochthonen Bakterien des Abwassers (transferbale Resistenzplasmide) auf eingebrachte gentechnisch modifzierte Bakterien und der Einfluss solcher Transferprozesse auf die Mobilisierung und die Stabilitaet der genetischen Information der freigesetzten Bakterien und 2. Untersuchungen zum ueberleben plasmidfreier, plasmidhaltiger (gentechnisch veraenderter) und gentechnisch veraenderter Bakterien mit zusaetzlich aufgenommenen natuerlich vorkommenden Plasmiden unter besonderer Beruecksichtigung des auftretens nichtkultivierbarer Formen. Die Arbeiten sind auf die verbesserte Risikobewertung und Absicherung von Freisetzungsvorhaben gerichtet.
Das Projekt "Interspecies-Transfer von Antibiotikaresistenzdeterminanten genetisch modifizierter Rhizobien auf Bodenbakterien und hygienisch relevante Arten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesgesundheitsamt, Institut für Wasser-, Boden- und Lufthygiene durchgeführt. Antibiotikaresistenzgene tragen Modellcharakter fuer die Untersuchung der moeglichen Ausbreitung genetischer Determinanten aus freigesetzten genetisch modifizierten Mikroorganismen. Die Transfermoeglichkeiten von Resistenzgenen gegen Tetrazyklin aus genetisch modifizierten Rhizobien auf andere Bodenbakterien und hygienisch relevante Bakterien werden untersucht und dienen der Risikoabschaetzung fuer eine moegliche Freisetzung solcher Bakterien in die Umwelt. Die Resistenzgene befinden sich auf Plasmiden mit unterschiedlichen Transfer- und Mobilisierungseigenschaften, die gentechnisch bzw durch natuerliche Gentransferprozesse entstanden sind. Die Entwicklung praktikabler und sensitiver Nachweismethoden (nichtradioaktive Sonden, Amplifikation durch PCR) fuer plasmidkodierte Gene der Rhizobien schafft Voraussetzungen fuer das Monitoring in der Umwelt.
Das Projekt "Einsatz der Kombinierten Plasmabehandlungs- und Beschichtungstechnologie zur Entwicklung leistungsfähiger Verschleißschutzkomplexe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Institut für Fertigungstechnik und Qualitätssicherung durchgeführt. Die Leistungsfähigkeit von Werkzeugen und Bauteilen kann durch eine Plasmabehandlung und Beschichtung ihrer Oberflächen wesentlich gesteigert werden. Durch eine Oberflächenveredelung von Werkzeugen lässt sich deren Standzeit erhöhen, die Produktivität steigern sowie der Verbrauch an Rohstoffen, Werkzeugen und Energie senken. Zu den derzeit fortschrittlichsten Oberflächenveredelungsverfahren zählt die Kombinierte Plasmabehandlungs- und Beschichtungstechnologie auf der Basis der Vakuumbogenverdampfung, bei der die Vorteile sowohl einer thermochemischen Plasma-Oberflächenbehandlung als auch eines Vakuumbogen-Ionenplattierprozesses ausgenutzt werden. Durch Weiterentwicklung dieser Technologie auf der Grundlage gerätetechnischer und prozesstechnologischer Neuentwicklungen können wesentliche Leistungsreserven bei der Plasma-Oberflächenveredelung von Werkzeugen und Bauteilen freigesetzt werden. Durch Einsatz dieses Verfahrens ist eine neue Generation leistungsfähiger Verschleißschutzkomplexe für Werkzeuge und Bauteile zu entwickeln. Es sind Rahmenbedingungen für den Transfer der am IFQ entwickelten Oberflächenveredelungstechnologie in mittelständischen Betriebe des Landes Sachsen-Anhalts, mit Schwerpunkt in den Branchen Lohnbeschichtung und Werkzeugbau zu schaffen.
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