Das Projekt "Forschung bei Fungizidresistenzen" wird/wurde gefördert durch: Bundesamt für Umwelt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bundesamt für Umwelt.Natürlich vorkommende Fungizidresistenzen und Unempfindlichkeiten sollen als Modelle genutzt werden, um die Häufigkeit von Resistenzen, die der Resistenz zugrunde liegenden Mechanismen und das Übertragungsrisiko der Resistenzen zu untersuchen. Dazu werden natürlich vorkommende, fungizidresistente Hefen gesammelt, identifiziert und die Resistenzen charakterisiert. Mittels Genomdaten werden Resistenzgene gesucht und unbekannte Resistenzmechanismen werden mithilfe von Genom- und Transkriptionsanalysen untersucht. Resistente und sensitive Hefen werden unter selektiven und nicht-selektiven Bedingungen ko-kultiviert, um die Häufigkeit von Fungizidresistenzen sowie deren Übertragung und Entstehung zu bestimmen. Besonders berücksichtigt werden bei allen Untersuchungen medizinisch relevante Resistenzen bei Hefen. Projektziele: Isolation, Identifikation und Charakterisierung natürlich vorkommender, fungizidresistenter Hefen, sowie Mechanismus und Übertragungsrisiko von Fungizidresistenzen: Isolation resistenter Hefen aus medizinischen und Umweltproben. Quantifizierung der resistenten Population. Identifikation mittels MALDI-TOF. Charakterisierung der Resistenz. Quantifizierung der Resistenz verschiedener Isolate gegenüber den wichtigsten fungiziden Wirkstoffklassen. Mechanismus und Übertragungsrisiko von Fungizidresistenzen. Auftretende Mutanten. Resistenzmechanismen in sensitiven Stämmen. Folgeaufträge, die sich aus den Resultaten der primären Aktivitätsziele ergeben, beispielsweise: Untersuchung eines neu entdeckten Resistenzmechanismus.
Bei der Abwasserbehandlung entsteht Klärschlamm, der neben überschüssigen Nährstoffen auch viele Schadstoffe und Bakterien enthält (Kläranlage Pirmasens). Klärschlamm enthält eine Vielzahl an Stoffen, die in der Umwelt unerwünscht sind. Sie werden bei der Abwasserbehandlung in den Klärschlamm überführt. Die Qualität des Schlamms hängt u.a. von ortsabhängigen Faktoren ab. Die neue Studie zeigt, dass die Ausbaugröße einer Kläranlage keinen Einfluss auf das Vorkommen von Resistenzgenen oder resistenten Bakterien sowie Schadstoffen im Klärschlamm hat. Ergebnisübersicht Die Kläranlagengröße hat keinen entscheidenden Einfluss auf die Belastung von Klärschlamm mit bakteriellen Resistenzen und Schadstoffen (Schwermetalle, Antibiotika, Desinfektionsmittel). Die Erarbeitung allgemeiner umweltverträglicher Anforderungen für eine mittelfristige Fortführung der bodenbezogenen Verwertung von Klärschlämmen aus Kläranlagen < 50.000 EW ist schwierig. Ein weitergehendes Verbot der bodenbezogenen Nutzung von Klärschlamm reduziert den Eintrag von Resistenzgenen, mobilen genetischen Elementen und anderen unerwünschter Stoffe in die Umwelt. Abwasserbehandlungsanlagen gelten aufgrund der dortigen Bedingungen als „hotspot“ für die Entwicklung, Anreicherung und Verbreitung resistenter Bakterien. Neben guter Nährstoffverfügbarkeit liegen in Abwasser und Faulschlamm Antibiotika und eine hohe Bakteriendichte vor. Die resistenten Bakterien lassen sich auch im Klärschlamm nachweisen, der über die bodenbzogene Verwertung, d. h. über Landwirtschaft oder Landschaftsbau, in die terrestrische Umwelt eingebracht wird. Im Oktober 2017 trat die novellierte Klärschlammverordnung in Kraft. Diese gibt vor, dass ab 2029 nur noch Abwasserbehandlungsanlagen <100.000 bzw. ab 2032 < 50.000 Einwohnerwerten (EW) Klärschlämme bodenbezogen verwerten dürfen. Vor dem Hintergrund, dass in Klärschlämmen bakterielle Resistenzen und eine Vielzahl weiterer bedenklicher Stoffe aus der Abwasserbehandlung zu finden sind, war Ziel des Vorhabens herauszufinden, ob sinnvolle Standards für die mittelfristige Fortführung der bodenbezogenen Klärschlammverwertung aus kleineren Anlagen erarbeitet werden können. In der vorliegenden Studie des Julius-Kühn-Instituts wurden Schwermetalle, ausgewählte Antibiotika und Desinfektionsmittel in Klärschlämmen aus 12 Kläranlagen zwischen < 10.000 EW und > 100.000 EW (10 Anlagen < 50.000 EW) analysiert und bakterielle Resistenzen untersucht. Dazu wurde die Häufigkeit von Resistenzgenen sowie von mobilen genetischen Elementen (als wichtiger Indikator für potentiellen horizontalen Gentransfer) in Klärschlämmen aus Kläranlagen verschiedener Ausbaugröße und Böden nach Klärschlammverwertung quantitativ erfasst. Die meisten der untersuchten Zielgene wurden gleichermaßen in Klärschlämmen verschiedener Kläranlagen detektiert. In allen untersuchten Klärschlämmen waren multiresistente Bakterien und Colistin-resistente coliforme Bakterien enthalten. Die Bestimmung erfolgte mittels qPCR. Die-Ergebnisse zeigen, dass in den Klärschlämme aus den kleineren Kläranlagen Resistenzgene und mobilen genetischen Elemente in gleicher Größenordnung vorhanden waren, als in Klärschlämmen aus den größeren Anlagen. In allen Klärschlämmen konnten Antibiotika nachgewiesen werden. Vor allem die Konzentrationen an Fluorochinolonen war besonders hoch (212 µg bis 2,49 mg pro kg Trockenmasse (TM) für Levofloxacin und 576 µg bis 6,75 mg pro kg TM für Ciprofloxacin). Fluorochinolone, Doxycylin, Triclosan, Kupfer und Zink korrelierten in den durchgeführten Untersuchungen positiv mit der Abundanz vieler der untersuchten Resistenz -Zielgene. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens zeigen, dass Klärschlämme aus kleineren Abwasserbehandlungsanlagen eine ähnlich hohe Belastung an bakteriellen Resistenzen und Schadstoffen (Schwermetalle, Antibiotika, Desinfektionsmittel) aufweisen, als solche aus großen Anlagen. Die Erarbeitung allgemeiner umweltverträglicher Anforderungen für eine mittelfristige Fortführung der bodenbezogenen Verwertung von Klärschlämmen aus Abwasserbehandlungsanlagen < 50.000 EGW erscheint daher nicht möglich. Die Qualität von Klärschlämmen wird von einer Vielzahl ortsabhängiger und aufeinander wirkenden Faktoren (u. a. Einzugsgebiet , Einleiterzusammensetzung, Anteil Misch-/Trennkanalisation) beeinflusst. Die durchgeführten Untersuchungen reichen nicht aus, um darauf basierend allgemeingültige Anforderungen zu empfehlen, die sicher stellen, den Eintrag von bakteriellen Resistenzen auf ein Minimum zu begrenzen. Vielmehr verstärken die Ergebnisse den Eindruck, dass nur eine weiterführende Einschränkung oder ein grundsätzliches Verbot der bodenbezogenen Klärschlammverwertung ein Beitrag sein kann, die anthropogen verursachte Verbreitung von Resistenzgenen und mobilen genetischen Elementen sowie anderer unerwünschter Stoffe in die Umwelt zu reduzieren. Weitergehend ist es wichtig, weitere Eintragsquellen aus dem Abwasserfahrt im Blick zu haben. So wird in anderen laufenden Forschungsvorhaben untersucht, welche Einträge an resistenten Bakterien und Schadstoffen über Abwasser und Abschläge aus der Mischwasserkanalisation in die aquatische Umwelt gelangen.
Mit der bodenbezogenen Verwertung von Klärschlämmen als Dünger sind Risiken verbunden. Zum einen enthalten diese eine hohe Vielfalt an Bakterien (einschließlich Pathogenen), zum anderen sind sie mit einer Vielzahl an Schadstoffen verunreinigt, von denen einige Gruppen (z.B. Schwermetalle, Antibiotika und Desinfektionsmittel) selektiv auf Antibiotika-resistente Bakterien wirken. Da in Kläranlagen Bakterien aus unterschiedlichen Einspeisungsquellen unter hoher Nährstoffverfügbarkeit und in Gegenwart dieser selektiven Substanzen inkubiert werden, stellen Kläranlagen sogenannte "hotspots" für horizontalen Gentransfer dar. Dieser Gentransfer erfolgt über mobile genetische Elemente, welche den Austausch von genetischem Material (einschließlich von Resistenzgenen) zwischen unterschiedlichen Bakterienarten ermöglichen. Entsprechend gelten Klärschlämme als eine der Haupteintragsrouten von Schadstoffen, Antibiotika-resistenten Bakterien, Antibiotika-Resistenzgenen und mobilen genetischen Elementen in den Boden. Ziel dieser Studie war es, den Einfluss der Konzentration von selektiven Substanzen in Klärschlämmen aus Abwasserbehandlungsanlagen kleiner bis mittlerer Ausbaugröße auf das Auftreten von Antibiotika-Resistenzgenen, mobilen genetischen Elementen und deren Übertragbarkeit auf andere Bakterien, sowie auf das Auftreten von Indikatorbakterien zu untersuchen. Desweiteren wurde das Schicksal von Resistenzgenen und mobilen genetischen Elementen nach Klärschlammausbringung in Bodenmikrokosmen untersucht. Basierend auf den Ergebnissen und der bestehenden Fachliteratur sollen möglichst Grenzwerte für die Konzentration an selektiven Schadstoffen in Klärschlämmen vorgeschlagen werden. Die Ergebnisse der Studie lassen erkennen, dass Klärschlämme aus kleinen Abwasserbehandlungsanlagen ähnlich stark mit Resistenzgenen, mobilen genetischen Elementen und selektiven Substanzen kontaminiert sind wie Klärschlämme aus großen Anlagen. Es ist nicht möglich, aus den gewonnenen Ergebnissen konkrete Grenzwerte für selektive Sustanzen in Klärschlamm abzuleiten. Dennoch lassen sich insbesondere für Fluorochinolone, Doxycylin, Trimethoprim, Triclosan, Kupfer und Zink zahlreiche signifikante und positive Korrelationen zur Abundanz mit Resistenzgenen und mobilen genetischen Elementen feststellen. Diese Substanzen könnten sich als geeignete Kandidaten für die tiefergehende Erarbeitung von Grenzwerten in Klärschlamm dienen. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt "Nutzbarmachung von Resistenzquellen gegen Flugbrand zur Verbesserung der Immunität in Sommergerste für den ökologischen Landbau" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Pflanzenbau - Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung.Sommergerste ist im ökologischen Landbau nach Weizen, Hafer und Dinkel die Getreideart mit der höchsten Bedeutung für die verarbeitende Industrie. Voraussetzung für eine stärkere Verbreitung des Sommergerstenanbaus im ökologischen Landbau ist die Bereitstellung geeigneter Sorten. Für die Sommergerste (Braugerste und Futtergerste) sehen Vertreter der Ökolandbau-Beratung einen hohen Bedarf an Züchtung und Züchtungsforschung (Arbeitskreis Brot- und Braugetreidezüchtung im ökologischen Landbau der LfL, V.Ö.P, n.p.). Resistente Sorten haben im Ökolandbau besonders große Bedeutung. Insbesondere samenübertragbare Krankheiten wie der Gerstenflugbrand sind äußerst schwierig zu kontrollieren und stellen aufgrund ihrer Bedeutung für die Saatguterzeugung ein großes Produktionsrisiko dar. Im beantragten Projekt sollen verschiedene Sommergerstenherkünfte, die eine Toleranz oder Resistenz gegenüber Flugbrand (Ustilago nuda) besitzen, darauf geprüft werden, ob die Resistenz qualitativer Art ist, auf der Kombination von mehreren Resistenzgenen beruht oder nur aus einem einzigen hochwirksamen Resistenzgen besteht. Die einzelnen Resistenzen sollen genetisch separiert und so für eine gezielte Resistenzzüchtung nutzbar gemacht werden. Parallel sollen molekulargenetische Marker entwickelt werden, welche eine frühzeitige und effiziente Selektion ermöglichen. Damit soll die Resistenz gegen Flugbrand auf eine breite Basis gestellt werden. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass eine Resistenz im Feldanbau schnell durchbrochen wird, womit auf lange Sicht das Befallsniveau im Praxisanbau mit U. nuda auf niedrigem Niveau gehalten werden kann. Durch gezielte Einkreuzung verschiedener Resistenzen und phänotypische sowie genetischer Analyse soll die Art der Resistenz festgestellt werden. Durch qPCR soll der Verlauf der Infektion untersucht und eine Methode für die Frühselektion entwickelt werden.
Das Projekt "PARES - Neue Resistenzquellen gegenüber Globodera pallida in Stärkekartoffeln, Teilvorhaben 3: Erstellung diagnostischer Marker für die Resistenz gegen Kartoffelzystennematoden" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz Universität Hannover, Institut für Pflanzengenetik, Abteilung I Molekulare Pflanzenzüchtung.
In Mikrokosmos- und Gewächshausversuche wurde das Überleben von humanpathogenen Bakterien im Boden und die mögliche Besiedlung von Pflanzen nach Klärschlammausbringung unter definierten Bedingungen untersucht. Als Modellorganismen wurden Escherichia coli O157:H7 und drei Salmonellenstämme u.a. Salmonella enterica Serovar Typhimurium LT2 (LT2) eingesetzt. Beider Bakterien überlebten längere Zeit im Boden in geringer Zelldichte, wobei LT2 im Vergleich zu E. coli O157:H7 besser überlebte. In keinem Experiment wurde die Aufnahme von LT2 oder E. coli O157:H7 in Salatpflanzen nachgewiesen; selbst wenn die Pflanzen durch den Befall mit Pflanzenschädlingen (phytopathogenen Nematoden) bereits verletzt waren. Dies zeigt, dass eine Aufnahme von Krankheitserregern aus dem Boden zumindest in Salatpflanzen kein verbreitetes Phänomen bei der Ausbringung von Klärschlamm ist.In zusätzlichen Experimenten wurde gezeigt, dass es durch die Klärschlammausbringung zu einem signifikanten Anstieg von Resistenzgenen im Boden kommt und dass die Resistenzgene über relativ lange Zeiten im Boden nachgewiesen werden können. Außerdem wurde nachgewiesen, dass IncP-1 Plasmide, die Mehrfachresistenzen gegenüber unterschiedlichen Antibiotika sowie z.B. gegen Quecksilber oder Desinfektionsmittel vermitteln können, von Bodenbakterien in potentielle Krankheitserreger übertragen werden können.
Das Projekt "Sicherung der durch Klimaerwärmung bedrohten Rizomaniaresistenz in Zuckerrüben durch molekulargenetische Identifizierung des Resistenzgens Rz2 und Auffinden neuer Resistenzquellen^Teilprojekt 3, Teilprojekt 2" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Christian-Albrechts-Universität Kiel, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung.
Das Projekt "Antibiotika in Güllen aus Schweinehaltungen: Entwicklung von Strategien für Güllebehandlungsverfahren zur gleichzeitigen Verminderung der Güllebelastung mit Antibiotika und Antibiotika-Resistenzgenen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Braunschweig, Institut für Ökologische und Nachhaltige Chemie, Abteilung Ökologische Chemie.Die Schweinehaltung ist mit dem Einsatz von Antibiotika verbunden. Von den Nutztieren ausgeschiedene Antibiotika-Rückstände gelangen so in die Gülle. Mit diesem Eintrag geht das Auftreten von Antibiotika-Resistenzgenen einher. Durch die Gülleausbringung gelangen während der Lagerung nicht abgebaute Antibiotika und Resistenzgene schließlich in den Boden, wo die Antibiotika substanzspezifisch eine hohe Persistenz zeigen und zur Erhöhung der Abundanz von Resistenzgenen beitragen können. Deswegen ist es die Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens, Strategien und Verfahren zur Verminderung der Güllebelastung zu entwickeln, die auf den beschleunigten Abbau von Antibiotika und die Verringerung der Abundanz von Resistenzgenen abzielen. Hierzu ist zuerst in ausgewählten Praxisbetrieben eine detaillierte Bestandsaufnahme zum Einfluss unterschiedlicher Schweinehaltungssysteme mit unterschiedlichen Güllebehandlungsverfahren auf das Auftreten von Antibiotika und Resistenzgenen in Gülle zu erstellen. In entsprechend ausgestatteten Praxisbetrieben sind dann praxisrelevante Güllebehandlungsverfahren von der konventionellen Lagerung und Ausbringung bis zur anaeroben Stoffumwandlung, mit/ohne Stofftrennung, unter mesophilen bzw. thermophilen Bedingungen sowie mit/ohne Nachbehandlung der Fermentationsreste auf ihre Leistungsfähigkeit zum Abbau von Antibiotika und zur gleichzeitigen Verminderung der Resistenzgenabundanz in Gülle zu testen. In Laborexperimenten wird darüber hinaus untersucht, inwiefern eine entsprechende Belastungsminderung der Gülle durch die Optimierung verfahrenstechnischer Randbedingungen erzielt werden kann. Diese Resultate sind schließlich in Praxisbetrieben zu validieren.
Das Projekt "Sicherung der durch Klimaerwärmung bedrohten Rizomaniaresistenz in Zuckerrüben durch molekulargenetische Identifizierung des Resistenzgens Rz2 und Auffinden neuer Resistenzquellen, Teilprojekt 3" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Verein der Zuckerindustrie e.V., Institut für Zuckerrübenforschung.
Das Projekt "Interspecies-Transfer von Antibiotikaresistenzdeterminanten genetisch modifizierter Rhizobien auf Bodenbakterien und hygienisch relevante Arten" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung und Technologie. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bundesgesundheitsamt, Institut für Wasser-, Boden- und Lufthygiene.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.
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