Das Projekt "Einfluss der jahreszeitlich unabhängigen Reproduktion auf die Qualität von Gameten und frühen Lebensstadien des Zanders (Sander lucioperca)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Zander (Sander lucioperca) ist auf dem Weg eine wichtige Zielart für die Aquakultur in Deutschland zu werden. Insbesondere die Produktion in geschlossenen Kreislaufanlagen (KLA), unter konstanten Umweltbedingungen und mit minimalem Wasseraustausch, birgt ein großes Potential. Die ganzjährige Bereitstellung von Satzmaterial für diese KLA ist noch ein limitierender Faktor, der jedoch durch die jahreszeitenunabhängige Reproduktion überwunden werden kann. Im Rahmen eines vorherigen DFG-Projektes wurde die endokrine Regulation der Gonadenreifung des Zanders unter veränderten exogenen Faktoren untersucht und ein Protokoll zur erfolgreichen photothermalen Induktion der Laichreife beschrieben. Dieses Protokoll wird jetzt in der betrieblichen Praxis angewandt.Im Rahmen dieses Erkenntnistransferprojektes untersuchen wir den Einfluss der photothermalen Induktionsmethode auf einschlägige Qualitätsparameter der Gameten und frühen Lebensstadien des Zanders. Durch eine Auswahl von biochemischen, enzymatischen und molekularbiologischen Markern und durch Wachstums- und Konditionsschätzer wollen wir herausfinden wie die Ei- und Spermienqualität und die Qualität der frühen Lebensstadien durch die wichtigsten Einflussgrößen aus dem Elterntierbestand determiniert werden. Wir vergleichen dazu den Einfluss der photothermalen Induktion mit dem Grad der Domestizierung, dem Grad der Prä-Ovulation und parentalen Effekten (größenspezifische maternale Effekte, Familienzusammensetzung, Laicherfahrung). Die Eizusammensetzung, Spermienmotilität und Fertilisationsraten geben damit ebenso Aufschluss über additive und nicht additive genetische Effekte, wie es Wachstums- und Expositionsversuche mit Larven und Juvenilen tun werden. Die Verbindung eines multifaktoriellen Versuchsplans mit der Verbindung von experimentellen und analytischen Ansätzen von den Elterntieren, über die Gameten hin zu den frühen Lebensstadien stellen ein bisher einmaliges Unterfangen zur Untersuchung der Reproduktionseigenschaften des Zanders und andere Fischarten dar.Ziel der Arbeit ist es grundlegende Qualitätsparameter für die Gameten und frühen Lebensstadien des Zanders mit den aktuell zur Verfügung stehenden Methoden zu beschreiben und die Wechselwirkungen der parentalen Effekte zu quantifizieren. Eine geeignete Auswahl von belastbaren und in der Praxis anwendbaren Qualitätsparametern, die einerseits auf die jeweiligen Einflussgrößen zurückzuführen sind und andererseits bei der Auswahl von geeigneten Elterntieren zur Reproduktion in KLA helfen, kann in das Bestandsmanagement aufgenommen werden und auf Grund dieser standardisierten Methoden können zukünftige Errungenschaften, insbesondere im Bereich der züchterischen Bearbeitung dieser Art, quantifiziert werden.
Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Universitätsklinikum, Radiologisches Institut durchgeführt. In diesem Projekt soll die strahlen- und neurobiologische Expertise des Darmstädter Kompetenz-Zentrums Strahlenforschung in Zusammenarbeit mit der Uni Erlangen und der GSI Darmstadt zur Untersuchung der biologischen Wirkung geringer Dosen ionisierender Strahlung auf das sich entwickelnde Gehirn eingesetzt werden. Das langfristige Ziel des beantragten Projekts ist einerseits die Verbesserung der Risikoabschätzung für strahleninduzierte neurologische Spätfolgen und zum anderen ein erweitertes Verständnis der molekularen Mechanismen der biologischen Strahlenantwort von neuronalen Stammzellen. Dies ist besonders im Hinblick auf die steigende Anzahl diagnostischer Untersuchungen von Kleinkindern von großer gesellschaftlicher Bedeutung, aber auch notwendige diagnostische Untersuchungen an Schwangeren bedürfen einer kritischen Überprüfung. AP2 bestrahlten Mäuse unterschiedlichen genetischen Hintergrundes (Wildtyp-, ATM-/- und LigIVmut/mut Mäuse) werden in unterschiedliche Embryonalstadien (E8-E15) in utero bzw. postnatalen Entwicklungszeiten mit unterschiedlichen Dosen bestrahlt (10mGy-500mGy). 'Resting state' Aufnahme und funktionelles MRI Experiment mit thermisch nozizeptiver Stimulation sowie mit multimodaler Stimulation. Abschließend wird eine höheraufgelösten Anatomie mittels T1, T2, T2x und DTI. Gruppenstärke von größer als über gleich zu 10 Tieren pro Experimentalgruppe. Funktionelle und anatomische Auswertung nach im Labor etablierten Analyseprozeduren.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Institut für Entwicklungsgenetik (IDG), Forschungsgruppe Molecular Eye Disease durchgeführt. In der Frage niedriger Dosen ionisierender Strahlen besteht dringender Forschungsbedarf sowohl hinsichtlich der Dosis-Wirkungs-Beziehungen als auch hinsichtlich der biologischen Mechanismen. Es wurde deshalb ein Projekt initiiert, bei dem die Wirkungen niedriger Strahlendosen über die gesamte Lebensspanne in Mäusen beiderlei Geschlechts analysiert wird. Die Tiere wurden einmalig im Alter von 10 Wochen mit Dosen zwischen 0 Gy und 0,5 Gy (60Co) bestrahlt; zunächst wurden die Auswirkungen auf das Auge und das Verhalten der Mäuse sowie pathologische Veränderungen betrachtet. Zu 4 Zeitpunkten (4 und 24 Stunden sowie 12 und 18 Monate nach der Bestrahlung) wurden biologische Proben verschiedener Organe, Blut und Plasma gesammelt und eingelagert. Um die Frage der genetischen Empfindlichkeit zu untersuchen, wurden neben Wildtyp-Mäusen auch heterozygote Mutanten einbezogen; die Mutation betrifft Ercc2, ein Gen, das für eine ATP-abhängige DNA-Helikase kodiert, die an der allgemeinen Transkription und DNA Reparatur beteiligt ist. Vielfältige molekulare und 'OMICS'-Analysen einschließlich einer systembiologischen sind Gegenstand dieses Antrags. Das Ziel des Verbundes ist es, ein ganzheitliches Verständnis der Wirkung niedriger Dosen ionisierender Strahlen auf einen Säugetierorganismus zu erhalten. Dazu werden auch cardio-vaskuläre Effekte, pathologische Veränderungen verschiedener Organe wie Augen, Darm, Lungen, Leber, Niere und Milz sowie Untersuchungen am Blut und Plasma untersucht. In diesen Organen werden globale Genexpressionsdaten gewonnen, so dass wir organspezifische Antworten auf ionisierende Strahlung rekonstruieren und auf bekannte Signalwegen abbilden können, um die informativen Knoten des Netzwerkes zu erkennen. Die geplante Studie ist die erste systembiologische Studie, die die ganze Spannbreite der Antworten der Maus auf niedrige Dosen ionisierender Strahlung erfasst und zugleich Hinweise auf genetisch definierte Unterschiede in der Strahlenempfindlichkeit erlaubt.
Das Projekt "Selbstmedikation und angeborene Immunität in der Honigbiene Apis mellifera" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Fachbereich Biologie, Institut für Zoologie, Arbeitsgruppe Molekulare Ökologie durchgeführt. Wirt-Parasit-Interaktionen sind Vorzeigemodelle für das Wettrüsten beider Interaktionspartner, angetrieben durch Koevolution. Das angeborene Immunsystem ist ein wichtiges zentrales Instrument im Kampf gegen Krankheitserreger und Parasiten. Darüber hinaus entwickelten soziale Insekten eine zusätzliche Art der Verteidigung auf Kolonieebene, die auch als 'soziale Immunität' bekannt ist. Antiparasitische Verhaltensweisen im Rahmen der 'sozialen Immunität' beinhalten auch prophylaktische und therapeutische Selbstmedikation. Honigbienen sind ein erstklassiges Modellsystem um Selbstmedikation zu studieren, da ihre Krankheitserreger sehr gut bekannt sind, sowie antimikrobielle Stoffe, die sie zur Prävention und Bekämpfung von Infektionen sammeln. Viele Bienenprodukte (Honig, Propolis und Geleé Royale) sind als antimikrobielle bzw. schützende Substanzen bekannt. Selbstmedikation durch das Sammeln verschiedener Produkte zur Aufrechterhaltung der Gesundheit lässt sich am besten mit Honig, dem Hauptkohlenhydratnährstoff von Honigbienen, erforschen. Viele unterschiedliche Faktoren beeinflussen die Eigenschaften von Honig. Im Mittelpunkt des Interesses bezüglich der gesundheitsfördernden Wirkung für Bienen, stehen aber eindeutig die florale Herkunft des Honigs und dessen antibiotische sekundäre Pflanzenmetabolite. Hier wollen wir die Auswirkungen der Selbstmedikation in einem umfassenden Forschungsprojekt ausgehend vom gesammelten Nektar auf Kolonieebene bis hin zur Immunantwort der individuellen Bienenlarve studieren. Wir konzentrieren uns dabei auf die Europäische Faulbrut, eine bakterielle Brutkrankheit von Honigbienen, als Modell-Erreger, um zu testen wie Honig von verschiedenen floralen Ursprung die Mechanismen der Selbstmedikation bei der Honigbiene steuern kann. Schlussendlich werden uns die Ergebnisse Einblicke in die biochemischen, genetischen und physiologischen Grundlagen sowie das Verhalten der Bienen bezüglich des beobachteten Mechanismus der Selbstmedikation und seines adaptiven Potentials im Wettrüsten zwischen Honigbienengesundheit und bakterielle Infektiosität ermöglichen.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eurofins Medigenomix GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist Etablierung der bei anderen Tierarten zur Verbesserung von Zuchtmerkmalen eingesetzten und als zukunftsweisend eingeschätzten genomische Selektion bei der Honigbiene - insbesondere zur Zucht auf Krankheitsresistenz. Hierbei sind die reproduktionsbiologischen und genetischen Besonderheiten dieser Spezies zu berücksichtigen. Neben der Modellentwicklung und des Designs eines alle Selektionsmerkmale abdeckenden SNP-Chips, soll auch die Möglichkeit der praxistauglichen Implementierung in die Bienenzucht erforscht und vorangetrieben werden. Als Grundlage für die genomische Selektion soll in Kooperation mit unserem Projektpartner ein SNP-Chip mit 80.000 bis 120.000 SNPs entwickelt werden, der es erlaubt die Resistenz gegen die Varroamilbe und andere Bienenkrankheiten im Rahmen der genomischen Selektion zu verbessern. Andere Zuchtmerkmale, wie Honigertrag, Sanftmut und Schwarmneigung sind hierbei zu berücksichtigen, da Rückschritte bei diesen Merkmalen von der Imkerschaft nicht in Kauf genommen werden. Allerdings müssen zur Erreichung dieser Ziele im Rahmen des Projekts geeignete Strategien und Methoden entwickelt oder bestehende an die reproduktionsbiologischen Besonderheiten der Honigbiene angepasst werden. Insbesondere ist hier die Integrierung der genomischen Informationen in die am LIB etablierte BLUP-Zuchtwertschätzung zu nennen. Die Identifizierung merkmalsbeeinflussender Regionen soll über SNP-Chip-Analysen Mutations- und Expressionsstudien an Völkern erfolgen, die extreme Merkmalsausprägungen aufweisen. Basierend auf den erzielten Ergebnissen, soll für die Imker anschließend ein wesentlich kleinerer und kostengünstigerer Chip entwickelt werden, der nur die für die Zucht wichtigsten SNPs enthält und damit aus kommerzieller Sicht das Hauptprodukt dieses Vorhabens darstellt.
Das Projekt "Quantifizierung der Methanemissionen bei Rindern mit Hilfe des fäkalen Biomarkers Archaeol (MethanA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Tierzucht und Tierhaltung durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Evaluierung einer indirekten Methode zur Bestimmung der Methanproduktion über Archaeol im Kot von Rindern. Bei Archaeol handelt es sich um ein Membranlipid, welches sich in der Zellmembran der meisten Archaeen nachweisen lässt. Zu den Archaeen zählen auch die methanogenen Mikroorganismen im Vormagensystem von Wiederkäuern, weshalb der fäkale Archaeolgehalt mit der Ausscheidung von Methan in Beziehung steht und einen interessanten Umweltindikator darstellt. Zunächst soll die Beziehung zwischen Archaeolkonzentration und Methanproduktion überprüft werden. Hierfür kann auf eingelagerte Kotproben und Methanmessungen aus vorangegangenen Dummerstorfer Respirationskammerversuchen zurückgegriffen werden. Anschließend sollen Kotproben von Tieren der Karkendamm-Herde gesammelt und analysiert werden. Bei wiederholter Beprobung wäre es so möglich, erstmals Wiederholbarkeiten für die tierindividuelle Archaeolausscheidung unter Praxisbedingungen im Liegeboxen-Laufstall zu schätzen und Umweltfaktoren mit einem Effekt auf die Archaeolkonzentration im Kot zu identifizieren. Dies würde erste Hinweise darauf liefern, inwieweit die Archaeol- bzw. Methanausscheidung erblich bedingt ist. Des Weiteren ist geplant, Korrelationen zwischen der Archaeolausscheidung als Indikator für den Methanausstoß und anderen züchterisch bedeutsamen Merkmalen zu schätzen, um so den Handlungsspielraum für tierzüchterische Maßnahmen zur Emissionsminderung besser abschätzen zu können.
Das Projekt "Population Genomics of Diapause Phenotypes in European Ips typographus Using High-Throughput RADseq" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Forstentomologie, Forstpathologie und Forstschutz durchgeführt. Being in the right physiological and reproductive condition at the right time and place is an essential component for the fitness of an insect population. Insects use a genetically programmed period named diapause to synchronize their life histories. In this project, the genetic variation of diapause of the European spruce bark beetle, Ips typographus will be analyzed. Increases in temperature and progressively warmer springs permits more rapid rates of development in this spruce pest with the consequence of an increase in the number of generations per year in populations dominated normally by univoltine individuals. The method double digest restriction site associated DNA sequencing ddRADSeq will be applied in order to investigate 1) the genetic basis of the evolution of facultative diapause from an ancestral condition of obligate diapause and 2) the phylogeography of European I. typographus populations emphasizing functional genetic variation associated with the diapause phenotype. Ecopyhsiologically defined individuals reared in the laboratory will be genetically screened via ddRADSeq and information shall be obtained on the genetic basis of alternative diapause developmental pathways. As diapause is a complex developmental phenotype only the analysis of a large number of loci or single nucleotide polymorphisms covering the entire genome will distinguish genome-wide phylogeographic effects among loci from genetic divergence driven by selection on the diapause phenotype. Distinguishing between phylogeoraphic structure and local selection will allow the identification of genomic regions subject to adaptation. Consequently, ddRADSeq will be applied on European populations studying how populations from Europe are genetically structured. Besides demographic information this screening will bring insight how single populations are phenotypically structured i.e. an estimate how many obligate vs. facultative individuals are present in each population.
Das Projekt "Proteininteraktionen in der Signalkaskade des Arylhydrokarbonrezeptors im Zebrabärbling" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Lehr- und Forschungsgebiet Ökosystemanalyse (ESA) durchgeführt. In den vergangenen Jahren hat sich bezüglich Versuchen an Wirbeltieren zur Chemikalienbewertung aufgrund ethischer Bedenken ein deutlicher Wandel vollzogen. Dies spiegelt sich auch insbesondere in der europäischen Gesetzgebung wider. So wird in Artikel 4 der EU-Direktive 2010/63/EU zum Schutz von Versuchstieren gefordert, Tierversuche zu reduzieren, zu präzisieren und schließlich durch Alternativen zu ersetzen. Des Weiteren verlangt die aktuelle europäische Verordnung zur Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (REACh) explizit die Entwicklung alternativer Testverfahren für die Bewertung der von Stoffen ausgehende Gefahren. In Deutschland ersetzt seit 2005 der Fischembryotest (FET; DIN 38415-T6) den akuten Toxizitätstest mit adulten Fischen in der Abwasserbewertung. Darüber hinaus wurde der FET in einer ISO verankert (ISO 18055, 2007). In verschiedenen Studien konnte außerdem gezeigt werden, dass eine hohe Korrelation zwischen dem akuten Fischtoxizitätstest und dem FET besteht, sodass im April dieses Jahres die Arbeitsgruppe der nationalen Koordinatoren des OECD-Prüfrichtlinienausschusses die Annahme des Fischembryotests als OECD Guideline No. 236 zur Testung von Chemikalien beschloss. Im vom Institut für Umweltforschung der RWTH Aachen geleiteten und koordinierten BMBF Verbundprojekt DanTox wurden verschiedene, spezifische, eukaryotische Testverfahren entwickelt, um das ökotoxikologische Schädigungspotenzial belasteter Sedimente zu untersuchen sowie molekulares und physiologisches Grundlagenwissen über die Mechanismen der Schadwirkung in Embryonen des Zebrabärblings zu erlangen. Ein Schwerpunkt des Verbundprojekts war die Untersuchung des Fremdstoffmetabolismus mit Hilfe Arylhydrokarbon-Rezeptor-(AhR)vermittelter Effekte, sowie Veränderungen im Genexpressionsmuster, die durch Umweltproben und ausgewählte Chemikalien mit toxischer Wirkung verursacht werden. Einer der wichtigsten Befunde war, das nach Belastung mit Sedimenten und Schadstoffen eine zeitliche Diskrepanz der AhR-vermittelten Aktivität auf genetischer und enzymatischer Ebene vorliegt, die durch den gegenwärtigen, wissenschaftlichen Kenntnisstand nicht erklärt werden kann. Allerdings sind die Relevanz und Verlässlichkeit des FET nur dann gesichert, wenn über sichtbare, phänotypische Veränderungen hinaus die molekularen Signalwege im Detail verstanden sind. Daher ist das genaue Verständnis des Fremdstoffmetabolismus in den frühen Stadien des Embryos des Zebrabärblings, das im hier beantragten Dissertationsvorhaben untersucht werden soll, von höchster Bedeutung, um das wissenschaftliche Fundament der Chemikalientestung mittels Danio rerio zu stärken. Dieses Ziel soll durch die Testung von fünf Klassen der Emerging Pollutants erreicht werden. (Text gekürzt)
Das Projekt "Südostasiatische Fledermäuse als Ökosystemdienstleister in der Reisproduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung im Forschungsverbund Berlin e.V. durchgeführt. Die Partnerinstitutionen möchten eine strategische Forschungskooperation gründen, um ihre komplementären Expertisen im Bereich der ökosystemaren Dienstleistungen von Wildtieren zu bündeln. Ziel der Kooperation ist, 1) im Rahmen eines Pilotprojekts zur Bedeutung von Fledermäusen für die Land- und Forstwirtschaft das Fundament für eine dauerhafte Kooperation zu etablieren, 2) Strukturen zu schaffen, die der Weiterqualifizierung von Studenten dienen und 3) Ideen zu entwickeln, um eine Verstetigung der kooperativen Forschung zu gewährleisten. Im Zentrum der geplanten Forschungsaktivitäten soll der drohende Verlust der ökosystemaren Dienstleistungen von Wildtieren stehen. Dieser Verlust könnte nachteilige Folgen für direkt betroffene Menschen aber auch für die Wirtschaftsleistungen ganzer Nationen haben. Daher hat die anvisierte Kooperation eine überregionale, modellhafte Bedeutung für den südostasiatischen Raum. Zur Kooperationskonsolidierung führen wir eine Pilotstudie durch, bei der wir mit minimal-invasiven Methoden wie DNA-Barcoding und Stabilisotopenanalysen die Relevanz einer Fledermausart für die Regulation von Insekten-Reisschädlingen untersuchen. Parallel planen wir, binationale 'Sommerschulen' bzw. eintägige Labor-Workshops für thailändische Studenten und Wissenschaftler vor allem im Bereich der Stabilisotopenanalyse und der genetischen Methoden durchzuführen. Dabei möchten wir Projekte anstoßen, die zu einer Verstetigung und Intensivierung der Zusammenarbeit führen.
Das Projekt "Populationsgenomik baltischer Schweinswale - Individuenspezifische genetische Populationszuordnung baltischer Schweinswale mittels hochauflösender Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs)-Technologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut für Biochemie und Biologie, Professur für Evolutionsbiologie , Spezielle Zoologie durchgeführt. Ziel dieses Projekts ist es, einen repräsentativen Datensatz von baltischen Schweinswalen individuenspezifisch genetisch zu typisieren, um - die Existenz einer separaten Schweinswalpopulation in der inneren Ostsee zu überprüfen. - Das Vorkommen dieser Population regional und saisonal zu bestimmen und - Individuen dieser Population gegen saisonal migrierende Individuen anderer Populationen abzugrenzen. Mittels RAD-tag genotyping by sequencing sollen SNPs in einigen hundert Individuen untersucht werden (je mindestens 100 aus innerer Ostsee, Beltsee/Kattegat und Nordsee/Skagerak). Falls möglich, werden Proben aus der Fortpflanzungszeit bevorzugt berücksichtigt. Weitere Individuen werden anteilig für Außengruppenvergleiche (Proben aus Island, Spanien liegen vor) sowie zur weiteren Verstärkung des Ostsee-Datensatzes verwendet (z.B. Berücksichtigung zusätzlicher Proben außerhalb der Fortpflanzungszeit zum Erkennen von migrierenden Individuen). Auf der Basis dieser SNP-Typisierung werden individuenspezifische genetische Profile erstellt. Diese werden genutzt, um Populationen zu identifizieren und die Individuen diesen Populationen zuzuordnen. Hierdurch werden folgende Fragen beantwortet werden: - Wieviele (Sub-)Populationen gibt es im Bereich Ostsee/Skagerak/Nordsee? - Wo (Zuordnung möglichst zu 50x50km ICES Quadranten) und wann (saisonale Zuordnung) sind diese Populationen anzutreffen? - Welches Ausmaß hat saisonale Migration? Inwieweit führt sie zu genetischem Austausch? Betrifft sie beide Geschlechter in gleicher Weise oder migrieren Männchen stärker?
