Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-2: Pflanzenwissenschaften durchgeführt. Adlerholz ist ein industriell hochwertiges Nichtholzprodukt vietnamesischer Wälder dessen botanische Herkünfte extrem gefährdet sind. Adlerholz ist ein metabolit-reiches Harz aus dem Kernholz der tropischen Gattungen Aquilaria und Gyrinops das weltweit stark nachgefragt wird und ein erhebliches Wertschöpfungspotential besitzt. Unsicherheiten im Hinblick auf die extrem geringe Verfügbarkeit des industriellen Rohstoffes Agarwood als auch der bislang nicht geklärte biosynthetische Wirkmechanismus der Harz- und Metabolitbildung sind die Ursachen für erhebliche industrielle Handels-, Gebrauchs- und Verwertungshemmnisse die vom gegenwärtigen Forschungskonsortium über pflanzenbiotechnologische Ansätze minimiert werden sollen. - 1. Ziel: Entwicklung einer Pflanzen - Bioreaktor Technologie zur induzierten Produktion von strukturell einzigartigen Agarwood-Sesquiterpenen unter Verwendung von sterilen Aquilaria Zell- und Gewebekulturen - A.1 Entwicklung einer sterilen in vitro Propagation vietnamesischer Agarwood Arten und Entwicklung eines Kallusinduktionsprotokolls - A. 2 Etablierung eines biotechnologischen Produktionssystems über induzierte Aquilaria Zell- und Gewebekulturen - A. 3 Ermittlung optimierter Zellkulturbedingungen zur induzierten Sekundärmetabolitproduktion in Suspensionskulturen - A. 4 Selektion geeigneter Bioreaktortypen und Nährstoffversorgung zur induzierten Metabolit Produktion - A. 5 Entwicklung einer Aufreinigung- und eines selektiven Trennungsverfahren für hochwertige Agarwood Metabolite - 2. Ziel: Entwicklung einer hochwertigen und nachhaltigen Agarwoodproduktion in Plantagen/Agroforestry Systemen - - A. 1 Isolation, Selektion und Identifikation von Agarwood relevanten Pilzpathogenen - A. 2 Entwicklung einer artifiziellen Inokulationstechnik - A. 3 Artifizielle Inokulationen - A. 4 Metabolische und sensorische Evaluierung der artifiziellen Agarwood Produktion.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Symrise AG durchgeführt. Adlerholz ist ein industriell hochwertiges Nichtholzprodukt vietnamesischer Wälder dessen botanische Herkünfte extrem gefährdet sind. Adlerholz ist ein metabolit-reiches Harz aus dem Kernholz der tropischen Gattungen Aquilaria und Gyrinops das weltweit stark nachgefragt wird und ein erhebliches Wertschöpfungspotential besitzt. Unsicherheiten im Hinblick auf die extrem geringe Verfügbarkeit des industriellen Rohstoffes Agarwood als auch der bislang nicht geklärte biosynthetische Wirkmechanismus der Harz- und Metabolitbildung sind die Ursachen für erhebliche industrielle Handels-, Gebrauchs- und Verwertungshemmnisse die vom gegenwärtigen Forschungskonsortium über pflanzenbiotechnologische Ansätze minimiert werden sollen. 1. Ziel: Entwicklung einer Pflanzen - Bioreaktor Technologie zur induzierten Produktion von strukturell einzigartigen Agarwood-Sesquiterpenen unter Verwendung von sterilen Aquilaria Zell- und Gewebekulturen - A.1 Entwicklung einer sterilen in vitro Propagation vietnamesischer Agarwood Arten und Entwicklung eines Kallusinduktionsprotokolls - A. 2 Etablierung eines biotechnologischen Produktionssystems über induzierte Aquilaria Zell- und Gewebekulturen - A. 3 Ermittlung optimierter Zellkulturbedingungen zur induzierten Sekundärmetabolitproduktion in Suspensionskulturen - A. 4 Selektion geeigneter Bioreaktortypen und Nährstoffversorgung zur induzierten Metabolit Produktion - A. 5 Entwicklung einer Aufreinigung- und eines selektiven Trennungsverfahren für hochwertige Agarwood Metabolite -- 2. Ziel: Entwicklung einer hochwertigen und nachhaltigen Agarwoodproduktion in Plantagen/Agroforestry Systemen -- A. 1 Isolation, Selektion und Identifikation von Agarwood relevanten Pilzpathogenen - A. 2 Entwicklung einer artifiziellen Inokulationstechnik - A. 3 Artifizielle Inokulationen - A. 4 Metabolische und sensorische Evaluierung der artifiziellen Agarwood Produktion.
Das Projekt "Analyse stofflicher Veränderungen in Laub- und Nadelblättern immissionsgeschädigter Waldbäume" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Chemische Pflanzenphysiologie durchgeführt. Ergebnisse: Ziel des Forschungsprojektes war es, quantitative und qualitative Veraenderungen fluechtiger organischer Substanzen in Blaettern immissionsgeschaedigter Waldbaeume zu erfassen. Ein Schwerpunkt wurde dabei auf die Stoffklasse der Terpene und die Baumart Picea abies gelegt. Daneben wurden auch die in der Luft der Schadgebiete auftretenden fluechtigen organischen Stoffe eingehend untersucht. Die Untersuchungen wurden an zwei verschiedenen Standorten des Schwarzwaldes durchgefuehrt, die sich hinsichtlich der Schadstoffsymptome deutlich unterscheiden. Im Welzheimer Wald waren die Schadsymptome ausschliesslich durch erhoehten Nadelverlust gekennzeichnet, waehrend im Bereich Kaelbelescheuer das dominierende Schadbild nicht nur durch Nadelverlust, sondern auch durch eine Vergilbung der Nadeln charakterisiert ist. Im ersten Schritt wurde eine quantitative gaschromatographische Methode zur Analyse von Mono- und Sesquiterpenen entwickelt. Bei den Monoterpenen und ihren Acetaten konnten in Fichtennadeln alle 30 Komponenten identifiziert werden, waehrend von den 22 Sesquiterpen-Kohlenwasserstoffen nur die bedeutendsten Komponenten bestimmt wurden. Im Versuchsansatz 'Welzheimer Wald' konnte gezeigt werden, dass sich die Terpen-Konzentrationen in Nadeln von Fichten, die in O3-, SO2 - oder O3/SO2-belasteter Luft in Open-Top-Kammern gewachsen waren, nur geringfuegig unterschieden. Auch die Terpenmuster waren mit Ausnahme des Limonens weitgehend aehnlich. Die Untersuchungen zur Terpenemission in Open-Top-Kammern wurden am Standort ,'Edelmannshof' fortgefuehrt (vgl. PEF 87/003/1A). Im Versuchsansatz 'Kaelbelescheuer' konnte gezeigt werden, dass sich das Terpenspektrum in jungen Nadeln nach dem Austrieb sowohl in geschaedigten als auch in den ungeschaedigten Baeumen ausserordentlich stark veraenderte. Beim Vergleich ein- und mehrjaehriger Nadeln der gesunden und kranken Baumkollektive fiel auf, dass die Nadeln kranker Baeume meist erhoehte Terpenkonzentrationen aufwiesen. Auffaellig war besonders die starke Zunahme von Camphen. An nicht terpenoiden Verbindungen konnten in den Nadeln geschaedigter Fichten hoehere p-Hydroxyacetophenon-Konzentrationen festgestellt werden.
Das Projekt "Molekulare Ökologie der Kiefer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Zoologie, Arbeitsgruppe Angewandte Zoologie,Ökologie der Tiere durchgeführt. Nicht nur der Fraß von herbivoren Insekten, sondern auch ihre Eiablagen können in Pflanzen die Abgabe von Düften induzieren, die Fraßfeinde der Herbivoren anlocken. Eiablageinduzierte pflanzliche Düfte locken Eiparasitoide an, welche die Eier der Herbivoren abtöten, bevor daraus fressende Larven schlüpfen. So fungiert diese eiablageinduzierte Duftproduktion als eine Präventivabwehr, noch bevor Herbivorenfraß beginnt. Wir konnten zeigen, dass die Gemeine Kiefer (Pinus sylvestris) nach Eiablage der Kiefernbuschhornblattwespe (Diprion pini) ein verändertes Duftspektrum abgibt, das attraktiv auf einen Eiparasitoiden (Chrysonotomyia ruforum) wirkt. Die eiablageinduzierte Kiefernduftänderung ist vor allem charakterisiert durch eine signifikant verstärkte Abgabe des Sesquiterpens (E)-ß-Farnesen. Kürzlich konnten wir cDNA-Fragmente von Sesquiterpensynthasen aus P. sylvestris identifizieren und eine signifikante Akkumulation von zwei Transkriptfragmenten nach Eiablage an Kiefernnadeln feststellen, d.h. es erfolgt eine Induktion von Terpensynthase-Genen in der Kiefer nach Eiablage von Insekten. Ein Ziel dieses Projektes ist es, die codierenden Sequenzbereiche dieser Terpensynthasen zu isolieren, sie funktionell zu exprimieren und zu charakterisieren. Weiterhin soll geprüft werden, welche Relevanz die eiablageinduzierte verstärkte Expression dieser Sesquiterpensynthasen in P. sylvestris hat, um ein Duftmuster abzugeben, das den Eiparasitoiden anlockt. Diese Untersuchungen analysieren damit erstmals auf molekularer Ebene, wie P. sylvestris hat, um ein Duftmuster abzugeben, das den Eiparasitoiden anlockt. Diese Untersuchungen analysieren damit erstmals auf molekularer Ebene, wie P. sylvestris auf Eiablagen herbivorer Insekten reagieren kann.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Massenspektrometrie und CLOUD-Koordination" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Institut für Atmosphäre und Umwelt durchgeführt. Ziel des CLOUD-Experiments am CERN ist die Untersuchung der Bildung und des initialen Wachstums von Partikeln (Aerosolen) in der Atmosphäre, um ein verbessertes Verständnis des Strahlungsantriebs durch Aerosole zu erreichen. Im Teilprojekt werden Messungen zur Nukleation und zum initialen Aerosolwachstum für verschiedene Oxidationsprodukte von organischen Komponenten wie Terpenen und Sesquiterpenen aus biogenen Quellen durchgeführt. Aktuelle Messungen zeigen Nukleationsphänomene im Zusammenspiel mit Ionen aus kosmischer Strahlung. Die Messungen lassen erwarten, dass der Klimaantrieb auf Grund von veränderten Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen niedriger ausfällt als bisher angenommen. Diese ersten Messungen werden nun wesentlich erweitert und systematisiert. Die Temperaturabhängigkeit, der Einfluss von verschiedenen Oxidationsmitteln (OH, O3) Luftfeuchte, NOx und Ammoniak werden untersucht. Weiterhin sind Messungen mit anthropogen verursachten organischen Komponenten wie Xylen und Trimethylbenzol geplant. Ziele sind a) die Identifikation von wesentlichen an der Nukleation beteiligten hoch-oxidierten schwerflüchtigen organischen Komponenten, b) die Quantifizierung der Rolle der Ionen beim Nukleationsprozess, c) die Bestimmung der Komposition von Clustern und nano-Aerosolpartikeln und d) die Bestimmung von Nukleations- und Wachstumsraten. In Zusammenarbeit mit internationalen Projektpartnern soll die Klimawirksamkeit dieser neuen Aerosolprozesse abgeschätzt werden.
Das Projekt "Nachweis von Phytohormonen und sekundaeren Pflanzenstoffen in gesunden und geschaedigten Nadeln am natuerlichen Standort (Wank) und bei definierter Schadstoffbelastung und definierten Infektionskrankheiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Botanik und Mikrobiologie durchgeführt. An gesunden und in verschiedenem Ausmass geschaedigtem Nadelmaterial von Fichten und Tannen aus bayerischen Forschungsschwerpunkten (insbes. Wank) und in definiert belastetem Nadelmaterial aus der Belastungsanlage der GSF soll die Analyse folgender Inhaltsstoffe fortgefuehrt und abgeschlossen werden: Phytohormone (ABA und IES), Sekundaere Pflanzenstoffe (Phenolische Verbindungen und Sesquiterpene).
Das Projekt "Verwundungsaktivierter Abbau des Sesquiterpens Caulerpenin: Mechanismus und ökologische Bedeutung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, Erkenntnisse über die molekularen Grundlagen der Isoprenoid-Biosynthese in marinen Makroalgen zu erlangen. Dabei soll die Wehrchemie der invasiven Grünalge Caulerpa taxifolia als Modellsystem vertiefend untersucht werden. Die chemische Verteidigung der Alge basiert nahezu exklusiv auf einem einzelnen dominanten Sesquiterpen, dem Caulerpenin. Der Gesamtkomplex von den frühen Stufen der CaulerpeninBiosynthese über beteiligte Intermediate bis hin zur durch Fraß oder mechanische Beschädigung hervorgerufenen Aktivierung des Caulerpeninabbaus soll durch chemisch-analytische und proteinbiochemische Methoden untersucht werden. Um ein Bild über die beeindruckend effiziente Wehrchemie des Caulerpenins und seiner Folgeprodukte zu erhalten, sollen in Freilandversuchen die im Labor erhaltenen Erkenntnisse an mechanisch und durch Fraß geschädigten Algen und deren Fraßfeinden überprüft werden. Ergebnisse aus dem Forschungsvorhaben sollen die bisherige Wissenslücke über die Isoprenoidbiosynthese in marinen Makroalgen füllen und die Voraussetzung zur vertiefenden mechanistischen Betrachtung der sehr weit verbreiteten auf Isoprenoiden basierenden Wehrchemie anderer mariner Algen schaffen.
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