Das Projekt "Einfluß von Mangan auf Redoxprozesse im Blattapoplasten und deren Bedeutung für die Mangan-Gewebetoleranz bei Cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Fachbereich Gartenbau, Institut für Pflanzenernährung durchgeführt. Die physiologischen Ursachen von Mn-Toxizität und Unterschieden in der Mn-Gewebetoleranz in Abhängigkeit vom Genotyp, Blattalter, Si-Versorgung und Form der N-Ernährung (NO3-N versus NH4-N) sind noch weitgehend ungeklärt. Vorliegende Informationen aus der Literatur und insbesondere die eigenen Vorarbeiten weisen darauf hin, daß die Wirkungen von Mn auf Redoxprozesse im Blattapoplasten entscheidend für Mn-Toxizität und Mn-Toleranz sind. Im Vordergrund des beantragten Vorhabens soll daher die Untersuchung dieses Kompartiments stehen. Bei Cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) soll mit Hilfe von histochemischen Methoden überprüft werden, ob ein erhöhtes Mn-Angebot zu einem vermehrten Auftreten von reaktiven Sauerstoffspezies im Zellwandbereich führt. Neben der Bestimmung der antioxidativen Substanzen Ascorbinsäure, Glutathion und a-Tocopherol (Zusammenarbeit mit der AG Noga, Universität Bonn) des Apoplasten und Cytosols, des im Cytoplasma vorliegenden regenerativen Halliwell-Asada-Zyklus (Monodehydroascorbat- und Dehydroascorbat-Reduktase bzw. Glutathion-Reduktase) soll eine Charakterisierung der im Blattapoplasten lokalisierten Enzyme Peroxidase und Superoxid-Dismutase sowie der im Apoplasten vorkommenden Phenole vorgenommen werden, deren Zusammensetzung als mitentscheidend für die physiologischen Ursachen der Mn-Gewebetoleranz angesehen wird. Aufgrund der erwarteten Parallelen zwischen Mn- und Ozon-Toxizität soll vergleichend auch die Mn- bzw. Ozon-Toleranz verschiedener Pflanzenarten in Kooperation mit der AG Langebartels (GSF, Oberschleißheim) untersucht werden. Die Freisetzung von Ethan und Ethen als Indikatoren von Membranperoxidation soll mit Hilfe der hochempfindlichen Technik der Photoakustik in Zusammenarbeit mit der AG Kühnemann (Universität Bonn) bestimmt werden. Es wird erwartet, daß das Vorhaben zur Klärung der physiologischen Ursachen von Mn-Toxizität und Mn-Toleranz beiträgt.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NORDSAAT Saatzuchtgesellschaft mbH, Zuchtstation Gudow durchgeführt. Hybridsorten gewinnen verstärkt an Bedeutung und leisten einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung und Sicherung von Erträgen und Qualitäten, zur Steigerung der Nährstoff- und Wassernutzungseffizienz und damit der Schonung natürlicher Ressourcen im globalen Wintergerstenanbau. In SpeedBarley wird die genetische Breite der zukünftigen Wintergerste - Sortenentwicklung durch Kreuzungen mit Sommergerste erweitert werden und damit ein signifikanter Fortschritt hinsichtlich der Poolbildung in der Gerstenhybridzüchtung erwirkt. Kartierungspopulationen für die Charakterisierung blühbiologischer Eigenschaften werden erstellt und unter definierten klimatischen Bedingungen getestet, um nachhaltige Erkenntnisse für eine zuverlässige Linien- und Hybridsaatgutproduktion gewinnen zu können. Des Weiteren wird eine innovative Strategie zur beschleunigten Erstellung einer Saateltern-Population entwickelt, die trotz der langjährigen Anwendung der Doppelhaploiden-Produktion (DH) diese Schlüsseltechnologie maßgeblich optimieren wird. Mit Fokus auf die Hybridzüchtung ist die Strategie gekennzeichnet durch den Einsatz der asymmetrischen Protoplastenfusion zwischen H. vulgare und H. bulbosum, anschließend gezielter Kreuzung mit aktuellem Zuchtmaterial und integrierter markergestützter Selektion gleich zu Beginn einer Linienentwicklung im Züchtungsprozess. Aufgrund des zu erwartenden Erkenntnisgewinns auf der genetischen und pflanzenphysiologischen Seite und bei der zukünftigen Anwendung der neuen Strategie wird die wirtschaftliche nationale und internationale Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit aller beteiligten Wirtschaftspartner nachhaltig gestärkt werden.
Das Projekt "Untersuchungen zur Isolierung und Kultur von Protoplasten verschiedener Baumarten (Fagus,Abies,Tilia,Ulmus,Prunus) und zur Regeneration von Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt, Botanisches Institut durchgeführt. Es soll ein Beitrag geleistet werden zur Anpassung von bei krautigen Pflanzen entwickelten in-vitro Techniken an verschiedene Baumarten, um auch hier die herkoemmlichen Verfahren der vegetativen Vermehrung und der Zuechtung mit den Methoden der pflanzlichen in-vitro Forschung verbinden zu koennen. Das konkrete Ziel ist, Methoden fuer die Isolierung und die Kultur von Baumprotoplasten sowie fuer die Regeneration von Pflanzen bei davon abgeleiteten Mikrokolonien und Kalli zu erarbeiten. Als Ausgangsmaterial fuer die Gewinnung von Protoplasten sind junge Blaetter aelterer Baeume, Keimblaetter, Blaetter aus Sprosskulturen, sowie Kallus- und Suspensionskulturen, abgeleitet von Blaettern, Embryonen und Keimlingen, vorgesehen.
Das Projekt "Der Nadelblatt-Apoplast der Fichte als Lebens- und Reaktionsraum für autotrophe Nitrifizierer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung durchgeführt. Eigene Untersuchungen in einem hohen atmogenen N-Eintrag sowie erhöhten NH3- und NO2-Konzentrationen in der Außenluft ausgesetzten Fichtenwald-Ökosystem zeigen erstmals, dass autotrophe Nitrifizierer einen für diese Mikroorganismen zuvor nicht identifizierten Lebensraum, die Phyllosphäre, wahrscheinlich den Nadelapoplasten, besiedeln. Erste Ergebnisse aus in situ-Begasungsexperimenten von Fichtenzweigen dieses Standorts mit NH3 bzw. mit NH3 plus 10 Pa C2H2 (als Inhibitor der Ammoniak-Monooxygenase: AMO) deuten darauf hin, daß die beobachtete NH3-Aufnahme über die Fichtennadeln nicht allein auf pflanzliche Aktivität zurückgeführt werden kann, sondern das autotrophe Nitrifizierer hierzu wesentlich beitragen. Ziel des Vorhabens ist es, unter Einsatz molekularbiologischer und mikroskopischer Techniken (confokales LSM) zum einen die Besiedlung des Nadel-Apoplasten von Fichten durch autotrophe NH3- und NO2-Oxidierern zu charakterisieren, zum anderen die Aufnahme von atmosphärischem NH3 und NO2 in die Nadelblätter in Abhängigkeit von dieser Besiedlung zu quantifizieren. Zu diesem Zweck sollen an zwei unterschiedlich stark atmogenen N-Einträgen ausgesetzten Fichten-Standorten die Nitrifizierer im Nadel-Apoplasten genau lokalisiert und deren Zellzahlen quantifiziert werden. Diese Daten sollen mit Ergebnissen aus NH3-Gaswechselmessungen korreliert werden, die mit bzw. ohne C2H2 als Inhibitor der AMO durchgeführt werden. Darüber hinaus soll die NH3- sowie NO2-Aufnahme an sterilen bzw. mit Nitrifizierern inokulierten Fichtenjungpflanzen parametrisiert sowie im Rahmen von 15NO3-Nachweis in der apoplastischen Waschflüssigkeit die Nitrifiziereraktivität zusätzlich nachgewiesen werden.
Das Projekt "Verbesserung von Oellein fuer eine vielseitige Verwendung in der chemischen und Nicht-Nahrungsindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung I, Professur für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Im Hinblick auf die Erfordernisse im Non-Food-Bereich - wie z.B. in der chemischen Industrie - wird die Entwicklung eines entsprechenden Lein-Zuechtungsprogrammes (LINOCHEM) vorgeschlagen. Dabei wird durch eine Kombination von Biotechniken (wie Antheren- oder Mikrosporenkultur) und molekularbiologischen Methoden die zuechterische Entwicklung von Leingenotypen angestrebt, welche hinsichtlich der Anforderungen im Non-Food-Bereich - insbesondere in der chemischen Industrie - optimiert sind.
Das Projekt "EUROSILVA - Hydraulische Eigenschaften von Baumwurzeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Pflanzenökologie durchgeführt. Die hydraulischen Eigenschaften von Baumwurzeln werden mit Hilfe einer neuartigen Wurzeldruckmesssonde untersucht. Die Beitraege einzelner Wurzelzonen und von Teilwurzeln sowie von ganzen Wurzelsystemen zur Gesamtwasseraufnahme werden ermittelt, um ein quantitatives Modell der Wasserfluesse in der Wurzel zu erstellen, das auch Interaktionen zwischen Wasser- und Teilchenfluessen umfasst. Im Jahr 1994 wurden die hydraulischen Eigenschaften der mykorrhizierten Wurzeln von Laubbaeumen (Walnuss und Eiche) und einer Konifere (Fichte) sowie Interaktionen zwischen der Wasser- und Teilchen(Naehrstoff)-Aufnahme weiter untersucht. Hierbei ergaben sich sowohl bei den Messungen transienter als auch stationaerer Wasserfluesse (pressure-clamp; Druckbombe) aehnliche Werte fuer die hydraulische Leitfaehigkeit. Im ganzen wurden bei den Baeumen im Vergleich zu krautigen Pflanzen sehr niedrige Wasser- und Salzpermeabilitaeten gefunden. Die Reflexionskoeffizienten waren ebenfalls deutlich niedriger. Aus den experimentellen Daten wurde das 'Composite-Transport-Modell' der Wurzel entwickelt und in einer Computersimulation erweitert (Ruedinger et al., 1994). Danach wird die 'osmotische Barriere' in der Wurzel in verschiedene Zellschichten aufgeloest (Melchior und Steudle, in Vorbereitung). Der zellulaeren und der apoplastischen Komponente jeder Schicht werden bestimmte Transporteigenschaften zugeordnet (Wasser, Ionen). Aenderungen in den Transporteigenschaften laengs der sich entwickelnden Wurzel (Apoplast, Protoplasten) werden in das Modell ebenso mit einbezogen wie eventuelle Einfluesse axialer Widerstaende (Xylem). Die aktive Ionenaufnahme wird beruecksichtigt. Die Ergebnisse der Simulationen werden durch direkte Messungen mit der Wurzeldruckmesssonde ueberprueft. Die Modelle erklaeren (1) die Unterschiede im Transportverhalten von Wurzeln krautiger und holziger Pflanzen, (2) die niedrigen Relexionskoeffizienten und (3) die grossen Unterschiede zwischen den hydraulischen und osmotischen Wasserfluessen in Baumwurzeln.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Etablierung der in vitro-Kultivierung unter sterilen Bedingungen und Produktivitätssteigerung durch Smart Sphagnum Breeding" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Biologie II durchgeführt. Die Verwendung von fossilem Torf für Substrate im Erwerbsgartenbau trägt substantiell zur Klimaerwärmung bei (CO2-Emission), führt zu Verlusten an Biodiversität und anderen Moor-Ökosystemdienstleistungen sowie an landwirtschaftlich nutzbarer Fläche. Torfmoos-Biomasse ist die meistversprechende Alternative. Sie kann mit vielfältigen Benefits nachhaltig auf wiedervernässtem, degradiertem Hochmoor kultiviert werden. Diese Paludikultur reduziert CO2-Emissionen, erhält landwirtschaftliche Flächen, erhöht Biodiversität, erhält Arbeitsplätze im ländlichen Raum und stärkt die regionale und nationale Wirtschaft. Die Ziele von 'MOOSzucht' sind Produktivitätssteigerung auf züchterischer Basis, um Torfmoos rentabel anzubauen, und die massenhafte Vermehrung von Torfmoos als Saatgut für die Umsetzung von Torfmooskultivierung im industriellen Maßstab. Das Teilvorhaben ALU zielt darauf, hochproduktive Torfmoose in axenische In vitro Kultur zu bringen (Kultur unter sterilen Bedingungen), um sie durch Polyploidisierung züchterisch bearbeiten zu können (Smart Sphagnum Breeding) und um mit individuell optimierten Wachstumsmedien einen Produktionsprozess in Rührkessel-Photobioreaktoren zu etablieren. Im TV-ALU werden die produktivsten Torfmoose in axenische In vitro-Kultur gebracht, indem Zellen mit Stammzellcharakter durch Oberflächensterilisierung dekontaminiert werden. Nach Regeneration der Torfmoose werden die Kultivare züchterisch bearbeitet, indem durch Protoplastenisolierung und -fusion in der Produktivität gesteigerte polyploide Kultivare erzeugt werden. Für die Massenvermehrung im Photobioreaktor werden geeignete Kulturparameter (Medienzusammensetzung, pH, Temperatur, Licht) entwickelt und die Produktion in 5l-Rührkessel-Photobioreaktoren etabliert. Die Kulturparameter werden in enger Zusammenarbeit mit den Partnern im TV-KIT entwickelt und alle Ergebnisse für die Massenvermehrung im Trickle bed-Reaktor zur Verfügung gestellt.
Das Projekt "Der Apoplast mykorrhizierter Wurzeln, Ort der Nährstoffanlieferung und Reaktionsraum für den Nährstofftransfer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und Umwelttechnologie, Abteilung 2 Angewandte Botanik,Physiologische Pflanzenanatomie durchgeführt. Bei den meisten bestandsbildenden Waldbäumen, aber auch bei krautigen Pflanzen, ist die Mykorrhiza, eine enge Symbiose zwischen Pflanzenwurzeln und Bodenpilzen, von entscheidender Bedeutung für die Nährstoffversorgung. Charakteristische Strukturmerkmale der ektrotrophen Form dieser Symbiose, die im wesentlichen bei holzigen Pflanzen ausgebildet wird, sind die Bildung eines Hyphenmantels, der locker aufgebaut, aber auch sehr komplex ausgestaltet sein kann und die Wurzel vollständig umschließt, und eines Hartig'schen Netzes, das eine apoplastische Stoffaustauschzone mit transferzellartigen Strukturen darstellt. Kontrovers wird die Möglichkeit und Bedeutung der rein apoplastischen Nährstoffanlieferung von der Bodenlösung über den Hyphenmantel an diese Austauschzone diskutiert, wobei deren mögliche Begrenzung eine vollständige Abhängigkeit der Wurzel hinsichtlich der Nährstoffversorgung von ihrem pilzlichen Symbiosepartner bedeutet. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, einerseits die apoplastische Permeabilität des Hyphenmantels bei verschiedenen Mykorrhiza-Assoziationen der Kiefer und Pappel zu untersuchen und zum anderen den Apoplasten im Bereich des Hartig'schen Netzes bezüglich der Nähr- und Schadstoffbereitstellung wie auch des pH-Wertes näher zu charakterisieren, um damit Aussagen über den Beitrag der Mykorrhiza zur Nährstoffversorgung des pflanzlichen Symbiosepartners treffen zu können.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Nutzung der Biodiversität mittels somatischer Hybridisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung durchgeführt. Das Vorhaben zielt auf die Erzeugung von optimierten Hybridpappeln, die auf Grenzertragsböden schnell wachsendes Holz als nachwachsenden Rohstoff für Bioenergie und Industrieprodukte liefern können. Hierzu werden Pappel/Aspensorten mit guten Wuchseigenschaften, Standortansprüchen und Holzeigenschaften durch somatische Hybridisierung kombiniert. Nach dem Aufbau und der Charakterisierung der Pflanzenkollektion folgt die Optimierung der Protoplastenisolierung und -Kultivierung sowie der Regeneration. Geeignete Spender/Empfänger werden zur Hybridisierung eingesetzt. Die Hybride werden anschließend bezüglich ihrer Eigenschaften analysiert und geeignete Linien werden zur weiteren Bearbeitung vorbereitet. Die Erfolgsaussichten sind sehr gut, da eine Standort/Nutzungskonkurrenz für diverse Energie- und Nahrungspflanzen abzusehen ist und sich Technologien zur Biomasseverwertung weiter entwickeln. Gerade dem Holz wird dabei in Industrie und Privathaushalten großes Potential bescheinigt. Die Partner des Konsortiums und deren Kontakte zu Land- und Forstwirtschaft sowie (verarbeitender) Industrie gewährleisten auch den kommerziellen Erfolg des Vorhabens.
Das Projekt "Teilvorhaben: Etablierung neuartiger Methoden zur Überführung von DNA-Material in Rapsmikrosporen/-protoplasten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Saaten-Union Biotec GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist es cisgene Rapslinien mit modifizierten Brassica napus Genen zu erstellen und erste Untersuchungen zur Ausprägung der Pilzresistenz fest zu stellen. Aus cisgenen Linien sollen doppelhaploide Regenerate erstellt werden. SURL wird modifizierte Gene aus Brassica napus in Raps überführen und aus den cisgenen Linien über Mikrosporenkultur doppelhaploide Linien erstellen. Diese DHs werden vermehrt und die Nachkommenschaften auf ihre Pilzresistenz getestet. Der cisgene Ansatz soll bei vorhandener verbesserter Pilzresistenz als Alternative zum transgenen Ansatz evaluiert und in die Sortenzüchtung eingeführt werden. Eine unmittelbare Verwertung wäre dann über Lizenzvergabe auf Sorten und Linien möglich.
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