Dieser Antrag ist Teil eines Kooperationsprojektes mit Prof. Dr. J. Heß (GH Kassel), der für seinen Teil ebenfalls Fördermittel bei der DFG beantragt (s. HE 3067/2-1, in dieser HA- Liste). Ziel des Gesamtprojektes ist es, in Gefäßuntersuchungen transiente und persistente Wirkungen von annuellen Kulturpflanzenarten auf die Struktur von mikrobiellen Lebensgemeinschaften und deren Funktionen bei C- und N-Umsatzprozessen im Boden zu charakterisieren. Diese Umsatzprozesse werden unter besonderer Berücksichtigung der C- und N-Einträge durch Rhizodepositionen und Ernteresiduen von Körnerleguminosearten untersucht. Dieser Antragsteil befasst sich mit der Charakterisierung der Struktur von bakteriellen und pilzlichen Populationen im Boden und deren Umsatzpotential für bodencharakteristische Substrate. Charakteristische Banden der erfaßten 16S und 18S rDNA-(Gesamtpopulation) bzw. der entsprechenden rRNA-Fingerprints (aktive Populationen) werden sequenziert, phylogenetisch eingeordnet und zur Konstruktion von fluoreszenzmarkierten Oligonucleotid Sonden verwendet, die zur in-situ-Detektion der Mikroorganismen mit Hilfe des konfokalen Laserscanningmikroskops eingesetzt werden. Damit ist es möglich gezielt diese Organismen in situ zu lokalisieren und deren Aktivität nachzuweisen. Die gewonnen Ergebnisse sollen integrativ zusammen mit den von Prof. Heß erhobenen Daten ausgewertet werden.
Das solare Spektrum enthält unterschiedliche spektrale Komponenten: UVA, -B, sichtbares Licht und Infrarot, die jeweils ein unterschiedliches biologisches Wirk- und Schädigungsprofil aufweisen. Für das Verständnis der schädlichen Wirkung für den Menschen und für eine daraus resultierende relevante Risikoabschätzung ist es essentiell, die kombinierte Aktion von UV- bis IR-Strahlung in ihrer biologischen Wirksamkeit in Modellsystemen der Haut zu untersuchen. Durch die Analyse unterschiedlicher Parameter in 2D- wie auch in speziellen, Gewebe-relevanten 3D-organotypischen Kulturen zur Identifizierung und Langzeitregeneration der epidermalen Stammzellen und der in vivo Maushaut soll es ermöglicht werden, die Wirkmechanismen kombinierter Strahlung auf zellulärer und (epi)-genetischer Ebene aufzuklären. Dafür wird eine kombinierte und bezüglich UVA und -B Strahlenintensität variable Strahlenquelle, für alle AGs entwickelt. Die Forschungsschwerpunkte der Verbundpartner sind: Gewebe- und Telomerregulation (AG1); epigenetische Kontrolle zellulärer Funktionen auf DNA- bzw. Histon-Ebene (AG2); IR-Signaling / Mitochondrienintegrität und AhR-Signaling (AG3); DNA Reparatur und Damage Signaling (AG 4). Die enge Zusammenarbeit der interdisziplinär aufgestellten AGs schafft Synergieeffekte, die neben der wissenschaftlichen Diskussion den Austausch von Methoden und Materialien, gemeinsame Publikationen sowie die Ausbildung von Nachwuchswissenschaftlern betreffen.
Der Verbund GBOL II wird weiter am Ausbau der ersten umfassenden DNA-Barcoding-Gendatenbank der deutschen Flora und Fauna arbeiten. An der Universität Bonn wird die nationale Referenzdatenbank weiter komplettiert. Schwerpunkt sind hierbei Pflanzengruppen die u.a. für die Verifikation und Artbestimmung von Saatgut und Baumschulware von hervorgehobener Bedeutung sind. Als DNA-Barcodes dienen drei plastidäre Regionen und die ribosomale Kern-DNA. Von ca. 2200 neu zu bearbeitenden Taxa ist auszugehen, wobei bei weiter verbreiteten Arten die bereits in GBOL1 praktizierte geographische Streuung angestrebt wird, um eventuelle genetische Variabilität in Dt. zu erfassen. Als Grundlage dienen etablierten Prozesse: Am BGBM wird das verifizierte Pflanzenmaterial in Isolationsplatten überführt, die Belegdaten in das DNABank-Netzwerk eingepflegt und die gefüllte und referenzierte Isolationsplatte ans Nees-Institut zur molekularen Bearbeitung versandt. Diese etablierte Arbeitsweise wird auch in der zweiten Phase verwendet um (1) hochwertige DNA mittels magnetic beads aus dem vom BGBM übermittelten Pflanzenmaterial zu isolieren, (2) die vier DNA-Barcode-Regionen zu amplifizieren und (3) zu sequenzieren, (4) eine Qualitätskontrolle durchzuführen und (5) die gewonnen Daten in die Datenbank einpflegen. Eine transparente Prozess- und Statuskontrolle für (6) ggf. notwendige Troubleshootings wird durch die vom IEB kontinuierlich weiterentwickelten online-Tools der drei Partnerinstitute (gbol5.de) ermöglicht.
Ein zentraler Prozess des globalen Methankreislaufs ist der mikrobielle Umsatz von Methan in marinen Sedimenten. An methanreichen Standorten wie über Gashydrat und an submarinen Schlammvulkanen kontrollieren Gemeinschaften neu entdeckter methanotropher Mikroorganismen fast vollständig die Emission von Methan. Ziele des Projektes MUMM sind: - In-situ-Quanitfizierung mikrobieller Umsatz- und Transportprozesse in methanreichen GeoBio-Systemen - Experimentelle Untersuchung von Regulationsfaktoren zum Methanumsatz und zum mikrobiellen Wachstum in Bioreaktoren - In-situ-Identifizierung von Biodiversität und räumlicher Verteilung methanzehrender Mikroorganismen unter Einsatz von diagnostischen organischen Molekülen und Nukleotidsequenzen - Untersuchung von Schlüsselenzymen und metabolischen Fähigkeiten anaerober Methanoxidierer Ergebnisse: - In der ersten Phase des MUMM-Projektes (Methan in marinen gashydrathaltigen Sedimenten - Umsatzraten und Mikroorganismen) wurden Umsatzraten und Mikroorganismen weitgehend mit ex-situ-Methoden untersucht. Neben Tiefsee-Methanquellen im Golf von Mexiko, am Hydrate Ridge vor Oregon und am arktischen Schlammvulkan Haakon Mosby wurden verschiedene andere gashaltige Sedimente in Küstenbereichen wie dem Wattenmeer untersucht. Die Identifizierung einer größeren Vielfalt methanotropher Archaeen und sulfatreduzierender Bakterien gelang. Der Vergleich von AOM-Raten zeigte, dass an Tiefseestandorten mit hohem Methanfluss die Methanumsatzraten um zwei bis drei Größenordnungen höher waren als an Standorten mit geringem Methanfluss. An Lokationen mit hoher Freisetzung an Methan, an denen Methan gleichzeitig die einzige Kohlenstoffquelle darstellt, sind AOM und Sulfatreduktion (SRR) eng aneinander gekoppelt und das stöchiometrische Verhältnis zwischen Sulfatreduktion und Methanoxidation wird deutlich. An Standorten mit Erdölfreisetzung ist die Sulfatreduktion von der AOM, die anteilig nur noch weniger als 10% zur Sulfatreduktion beiträgt, entkoppelt (z. B. im Guaymas-Becken, an einigen der Austrittsstellen im östlichen Mittelmeerraum und im Golf von Mexiko). An Standorten mit hoher AOM oberhalb von dissozierenden Gashydraten und hoher Gasaustritte ist Sulfat der limitierende Faktor und wird im Bereich von 1-3 cm unterhalb der Sedimentoberfläche aufgezehrt. Eine maßgebliche Minderung der AOM wurde beobachtet, wenn die Sulfatkonzentration in Bereiche unter 3 mM absank. Eine ausgeprägte laterale Heterogenität der AOM an Standorten mit Gasaustritt ist typisch, die durch eine instationäre Gasinjektion, die inhomogene Verteilung von Gashydraten, ausgefällte Karbonate und Bioturbations-Prozesse hervorgerufen wird. Die Untersuchung von AOM-Matten von Gasquellen im Schwarzen Meer hat weitere Belege für die direkte Beziehung zwischen AOM und der Bildung von Karbonatausfällungen erbracht. (Text gekürzt)
The aim of this project is to determine the eukaryotic biodiversity and transcriptional activity in Arctic sea ice samples using phylogenetic approaches, and to compare the results to respective data obtained from Antarctic sea ice samples. Sea ice is a seemingly hostile habitat with regard to its abiotic constraints. Despite these harsh conditions it is heavily populated by microbial organisms, constituting an ecosystem of global significance. Here we propose to describe the molecular biodiversity of selected sea ice communities by generating environmental 18s rDNA libraries, helping us to unravel the identity of unknown or unculturable species ('hidden biodiversity'). We also aim for determining the transcriptional input of eukaryotic sea ice organisms to ecosystem functioning by randomly sequencing environmental cDNA samples. Using recently developed phylogenetic tools we will determine function and phylogenetic affiliation of ESTs and on order to link sea ice biodiversity with transcriptional activity of major groups and selected genomes and metagenomes. We further intend to correlate biodiversity and transcriptional activity with in situ physical and biochemical parameters measured during.sampling. Finally we will compare the functional biodiversity in Antarctic versus Arctic sea ice. Since psychrophilic microorganisms possess unique physiological adaptations to their extreme habitat, they are potentially interesting objects for applied science.
Aeroterrestrial filamentous green algae of the widely distributed, cosmopolitan genus Klebsormidium (Klebsormidiophyceae, Streptophyta) are typical components of biological soil crusts. These communities occur in all climatic zones and on all continents on Earth, where soil moisture is limiting. Biological crusts form water-stable aggregates that have important ecological roles in primary production, nitrogen fixation, nutrient cycling, water retention and stabilization of soils. Although available data on Klebsormidium are generally limited, its functional importance in biological soil crusts is regarded as high. Therefore, Klebsormidium will be investigated under different land-use intensities, as provided by the Biodiversity Exploratories, and in a changing world by a comprehensive evaluation of its intra-specific genetic diversity and ecophysiological performance. Such a combined approach has never been applied before to aeroterrestrial green algae, and hence represents one of the key innovations of this proposal. A representative set of soil samples will be collected from the experimental plots of the 3 research site in the Biodiversity Exploratories, from which unialgal Klebsormidium cultures will be established. Molecular-taxonomical characterisation of these strains will be undertaken using 18s rDNA, ITS-2 and rbcL markers. The intra-specific genetic diversity of strains of the same species will be evaluated using microsatellites. Based on the molecular data a range of selected genotypes of the same Klebsormidium species will be ecophysiologically characterised by comparatively measuring growth and photosynthesis as function of light, temperature, water and nutrient gradients to identify the physiological plasticity and ecological limits within the respective population. The data will indicate whether and how changes in land-use intensity will influence population structure and ecological performance of Klebsormidium in soil crusts.
Das cyanobakterielle Toxin Cylindrospermopsin (CYN) ist ein stark toxisches Alkaloid. Jüngste Ergebnisse verdeutlichen, dass CYN auch in Norddeutschland häufig vorkommt, durch mehrere Cyanobakterienarten produziert wird und in einem hohen Anteil im Wasser gelöst vorliegt. Die Faktoren das CYN-Vorkommen bestimmen, sind noch ungeklärt. Ziel des beantragten Projektes ist es die Klärung des Einflusses von abiotischen Faktoren und biotischen Faktoren auf die Bildung, Freisetzung und Persistenz von CYN in limnischen Gewässern. Im Projekt zu prüfende Arbeitshypothesen sind: Die CYN-Produktion ist konstitutiv, d.h. in den Cyanobakterienstämmen kommt es nicht zu einem Abschalten der CYN-Produktion. CYN abbauende Bakterien sind mit CYN-Produzenten assoziiert, und der Anteil an im Wasser gelösten CYN gegenüber Zellgebundenem wird von der Gegenwart bestimmter heterotropher Begleitbakterien in den Schleimhüllen beeinflusst. Diese Mikroorganismen können als biotische Mediatoren auf die CYN-Synthese oder -Freisetzung wirken. Ferner ist eine physiologische Bedeutung von CYN für die Begleitbakterien bzw. für die Assoziation anzunehmen.
Im Rahmen des vorliegenden Teilprojekts zum Verbundvorhaben 'The future Okavango' soll der Einfluss verschiedener Landnutzungsformen auf die Mineralisation organischen Kohlenstoffs, auf die Ammonifikation und Nitrifikation durch Bodenbakterien untersucht und mittels quantitativer Modelle beschrieben werden. Damit erfasst das Projekt zentrale Prozesse der Nährstoffversorgung und Bodenstabilität in Savannenböden und leistet einen Beitrag zur Bewertung zukünftiger Landnutzungsszenarien und Klimaveränderungen. Der Abbau organischer Substanz wird mit 13C-markierten organischen Verbindungen, standorttypischem Planzenmaterial und fluoreszenzmarkierten Substratanaloga quantifiziert. Raten der mikrobiellen Ammonifikation und Nitrifikation werden mit der 15N-pool-Verdünnungstechnik direkt im Feld erfasst. Die relevanten Bakterien werden mit einer Kombination aus stable isotope probing und hochauflösenden 16S rDNA-fingerprint-Techniken identifiziert. Anschließend werden repräsentative Vertreter mit modernen Kulturtechniken isoliert, physiologisch charakterisiert sowie auf die Produktion bioaktiver Substanzen hin getestet. Unter Einbeziehung der Datensätze für die Stickstofffixierung aus der kooperierenden Arbeitsgruppe des Teilprojektes TP04 sowie der Daten für relevante Bodenparameter (ausTP03) werden quantitative Modelle für die C- und N-Kreisläufe entwickelt und getestet.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 80 |
| Land | 3 |
| Wissenschaft | 38 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 80 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 80 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 63 |
| Englisch | 26 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 1 |
| Keine | 57 |
| Webseite | 23 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 56 |
| Lebewesen und Lebensräume | 80 |
| Luft | 40 |
| Mensch und Umwelt | 79 |
| Wasser | 51 |
| Weitere | 80 |