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Teilprojekte C-1, C-5 und C-6A

Das Projekt "Teilprojekte C-1, C-5 und C-6A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesinstitut für Risikobewertung durchgeführt. ZielePathogene Vibrionen in der marinen Umwelt sind potentielle, neu aufkommende Zoonoseerreger. Die Bewertung des Risikos für die Bevölkerung erfordert: - Erfassung des Vorkommens von pathogenen nicht-Cholera-Vibrionen in der Umwelt, in Handelsware und bei menschlichen Erkrankungen durch Sammlung von Daten aus Erkrankungen. -Aufbau einer Stammsammlung sowie Identifizierung und funktionelle Charakterisierung von Virulenzfaktoren. - Ermittlung von Parametern, die das Auftreten, die Vermehrung und Übertragung von pathogenen Vibrionen in der Umwelt in Bezug zu Klimaprozessen fördern. - Ermittlung von Faktoren in der Lebensmittelkette, die die Belastung und Vermehrung von pathogenen Vibrionen in Lebensmitteln fördern. - Identifizierung von Markern (Genen oder Proteinen), die eine schnelle Detektion von pathogenen Vibrionen im klinischen Bereich, in der Lebensmittelproduktion und in der Umwelt ermöglichen.HintergründeDie Zahl der Infektionen mit pathogenen Vibrionen hat weltweit in den letzten Jahren zuge-nommen. Vibrionen sind Gram-negative Bakterien, die in Meeresgewässern und Flussmündungen weit verbreitet sind. Sie stellen eine der Hauptursachen von bakteriellen Durchfallerkrankungen dar, die durch den Verzehr von kontaminierten Meeresfrüchten und Fischprodukten verursacht werden. Die Zunahme von Vibrionen in marinen Organismen wird mit steigenden Wassertemperaturen aufgrund der globalen Erwärmung in Zusammenhang gebracht. Da gleichzeitig der globale Handel mit Fischprodukten und Meeresfrüchten wächst, ist ein Anstieg von Vibriosen bei Menschen zu erwarten. Die Entstehung neuer hochpathogener Klone von Vibrio parahaemolyticus in Südostasien und deren weltweite Verbreitung unterstreichen die Notwendigkeit der Forschung zu Vibriosen als 'emerging disease'. Da Vibrionen mesophile Bakterien sind, ist auch ihre Zunahme in Badegewässern in Perioden mit sehr warmem Wetter beobachtet worden, was die Wahrscheinlichkeit von Wundinfektionen durch Meerwasser-Kontakt erhöht.Das Forschungsnetzwerk wird durch eine Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus asiatischen und südamerikanischen Ländern mit hoher Inzidenz von Vibrio-Infektionen ergänzt. Das BfR ist verantwortlich für die internationale Zusammenarbeit im TP C-1 und übernimmt im TP C-5 den Aufbau einer zentralen Stammsammlung, die Entwicklung von MALDI-TOF-basierten Nachweisverfahren und die Untersuchung der Toxinbildung. Im TP C-6 wird eine quantitative Erhebung des Pathogenitätspotentials gegenüber marinen Vektororganismen und dem menschlichen Wirt durchgeführt.

Teil 1: Verbreitung von Zecken in gesamt Baden-Württemberg

Das Projekt "Teil 1: Verbreitung von Zecken in gesamt Baden-Württemberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Zoologisches Institut, Abteilung für Ökologie und Parasitologie durchgeführt. Zecken und von Zecken übertragene Krankheiten sind von großer Bedeutung für die Gesundheit von Mensch und Tier. Über die Faktoren, die ihre Verbreitung und Dynamik beeinflussen, ist allerdings nur wenig bekannt. In diesem Projekt werden Spezialisten aus verschiedenen Fachbereichen zusammen-arbeiten, um den Einfluss von Wetter, (Mikro)Klima, Habitat, Landnutzung, menschlichen Eingriffen und die Populationsdynamik den Wirtstieren auf die Verbreitung und Dynamik von Zecken und den von ihnen übertragenen Krankheitserregern in Baden-Württemberg zu bestimmen. Das Projekt ist in vier Module unterteilt. Im ersten Modul konzentrieren wir uns auf die Verbreitung von Zecken in gesamt Baden-Württemberg, im zweiten Modul untersuchen wir im Detail, inwiefern Mikroklima, Habitat und Wirtstiere die Populationsdynamik von Zecken beeinflussen. Zecken, die im ersten und zweiten Modul gesammelt werden, werden im dritten Modul auf zeckenübertragene Pathogene und ihre Dynamik untersucht. Das vierte Modul beinhaltet eine übergreifende Analyse aller Daten, um die relative Bedeutung der untersuchten Faktoren zu bestimmen und um damit ein Risikomodel zu erstellen, das die Bedeutung von Klimaveränderungen für zeckenübertragene Krankheiten in Baden-Württemberg mit einbezieht.

Teilprojekt Uni Ulm

Das Projekt "Teilprojekt Uni Ulm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Institut für Mikrobiologie und Biotechnologie durchgeführt. Die globale Erderwärmung und die Versorgung mit Treibstoffen und Basischemikalien aus fossilen Quellen erfordern die Entwicklung alternativer, nachhaltiger Synthesewege für solche Substanzen. Biotechnologische Verfahren bieten eine Lösung, allerdings nur mit Substanzen, die nicht mit der menschlichen Ernährung konkurrieren. Neben Lignocellulose kommen dafür nur Gase wie CO2 oder CO in Frage. Hier soll CO2 mit Hilfe rekombinanter autotropher acetogener Bakterien in die industriell wichtige Plattformchemikalie 3-Hydroxypropanoat umgewandelt werden. Das ermöglicht eine kostengünstige Herstellung dieser Substanz, für die es keine ökonomisch tragfähige Synthese aus Rohölprodukten gibt, und die Reduktion eines bedeutenden Treibhausgases. Das Gen für Pyruvat-Synthase aus Acetobacterium woodii wird durch PCR amplifiziert und in einen geeigneten Schaukelvektor subkloniert (pJIR750). Zur Expression wird der Promoter des Acetat-Kinase-Gens aus A. woodii verwendet. Dann wird das Gen für Lactat-Dehydrogenase amplifiziert und subkloniert. Als Wirt für dieses Gen dient z.B. Clostridium acetobutylicum. Das dritte Gen kodiert eine Coenzym A-Transferase (Katalyse der Reaktionen: Lactat in Lactyl-CoA und 3-Hydroxypropanoyl-CoA in 3-Hydroxypropanoat). Als Wirt dient Megasphaera elsdenii. Es folgen Amplifikation und Subklonierung. Das vierte Gen kodiert eine Lactyl-CoA-Hydratase (Katalyse der Reaktion: Lactyl-CoA in Acrylyl-CoA). Als Wirt dient M. elsdenii. Es folgen Amplifikation und Subklonierung. Das fünfte Gen kodiert eine Acrylyl-CoA-Hydratase (Katalyse der Reaktion: Acrylyl-CoA in 3-Hydroxypropanoyl-CoA). Als Wirt dient Chloroflexus aurantiacus. Es folgen Amplifikation und Subklonierung. Analoge Gene werden auch aus C. propionicum, C. homopropionicum und C. neopropionicum kloniert und analysiert, um möglicherweise Patente zu generieren. Zum Schluss erfolgen Optimierung von Operon-Struktur und -Expression sowie Produktionstest in Laborkulturen und Kleinfermentern.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum - Rheinpfalz durchgeführt. Bei Radies treten seit einigen Jahren insbesondere nach Witterungsextremen mit starken Niederschlägen Schäden durch phytopathogene Bakterien aus der Gruppe der Pseudomonaden auf. Es wird vermutet, dass die Erreger auch über das Saatgut verbreitet werden können. Die Resistenzzüchtung wird als einzige Möglichkeit zur Kontrolle dieser Bakteriosen angesehen. Im derzeitigen Radiessortiment sind keine Resistenzen gegen Pseudomonaden bekannt. Mit der Entwicklung eines Resistenztests wird die Grundlage für die Züchtung resistenter Sorten geschaffen. Daneben soll ein Testverfahren für Saatgutbefall entwickelt werden. In einem Zeitraum von 3 Jahren wird ein Verfahren entwickelt, mit dem die Wirtspflanzenreaktion an abgeschnittenen Pflanzenteilen überprüft werden soll. So kann einerseits die Widerstandsfähigkeit adäquat beurteilt werden, andererseits bleibt aber die Vitalität der getesteten Individuen unbeeinträchtigt. Zur Überprüfung der im Testsystem bei künstlicher Inokulation gewonnenen Ergebnisse soll ein ausgewähltes Sortiment an Sorten/Linien im Freiland unter natürlichen Infektionsbedingungen getestet werden. Anschließend erfolgt die Implementierung der Testmethodik in den Zuchtbetrieben. Parallel dazu wird eine Testmethodik zum Saatgutnachweis entwickelt und in den Zuchtbetrieben implementiert.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sondervermögen Großforschung beim Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG) durchgeführt. Pestizide, die aquatische Ökosysteme erreichen, können Organismen entweder direkt oder indirekt beeinflussen, indem sie z.B. mit Symbionten, wie z.B. Darmbakterien interagieren. Bei Wirbeltieren haben das Darmmikrobiom und seine Implikationen für den Immunstatus und die Gesundheit des Wirtsorganismus in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. In diesem Zusammenhang wurde der Begriff 'Holobiont' geprägt, um die Entität eines Wirtes und seines Mikrobioms zu beschreiben. Für Säuger wurde bereits nachgewiesen, dass ein Holobiont durch Chemikalien negativ beeinflusst werden kann, welche nicht explizit gegen Stoffwechselwege des Wirtsorganismus gerichtet sind. Im beantragten Projekt soll die Wechselwirkung eines Modellpestizids, des weit verbreiteten systemischen Breitspektrumherbizids Glyphosat, einer seiner Formulierungen (Roundup) und seines Hauptmetaboliten AMPA mit dem Darmmikrobiom der Bachforelle, einer Fischart mit hoher ökologischer Relevanz, untersucht werden. Effekte auf der Ebene des Mikrobioms sollen mechanistisch mit Biomarkern verknüpft werden, welche den Gesundheits-, und den Immunstatus des Fischwirtes charakterisieren. Die beiden Hauptziele sind (1) eine umfassende, statistisch fundierte und auf Plausibilität beruhende Verknüpfung von Effektkonzentrationen auf der Basis von Biomarkern mit Darm-Mikrobiom-Reaktionen (Verschiebungen in der Mikrobiom-Zusammensetzung mit besonderem Fokus auf Fischpathogene), und (2) die Erarbeitung von Kausalität für diese Zusammenhänge mit Hilfe eines experimentellen Ansatzes, in dem der Einfluss des Herbizids auf das primäre molekulare Target graduell manipuliert wird. Da sich unser Projekt explizit auf mechanistische Zusammenhänge zwischen Glyphosat-Exposition eines Holobionten, der Gesundheit des Bionten und der Reaktionen seines Mikrobioms konzentriert, zielt es darauf ab, mit wissenschaftlich fundierten Daten, die mögliche Gefährlichkeit dieses Herbizids für Mensch und Umwelt zu charakterisieren.

Exzellenzcluster 80 (EXC): Ozean der Zukunft

Das Projekt "Exzellenzcluster 80 (EXC): Ozean der Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 3: Marine Ökologie, Forschungseinheit Evolutionsökologie Mariner Fische durchgeführt. One major but understudied biological effect of marine global change are alterations of host-parasite interactions. This proposal plans to establish the interaction of an ecologically important species, the pipefish Syngnathus typhle, and one major parasites, the trematode Cryptocotyle spp. as a model to study changes in host-parasite dynamics and virulence under global warming. We address clonal differentiation of parasites in their infectivity of pipefish under different temperature. Second, we assess how temperature modulates Cryptocotyle virulence by assessing the reproductive output of infected vs. non-infected pipefish males and females. We start the genetic characterization of host defence by assessing the major histocompatibility region class II gene(s) of S. typhle.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IS Insect Services GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, innovative biotechnische Verfahren zur Überwachung und Bekämpfung der Vektoren (Blattflöhe) von Phytoplasmen an Kernobst zu entwickeln und für die Praxis nutzbar zu machen. Eine umweltschonende Bekämpfung der Blattsauger mittels pflanzenbürtiger Infochemikalien würde somit einerseits dazu beitragen, die Ausbreitung der Krankheiten einzudämmen. Andererseits kann so der Pestizideinsatz zur Bekämpfung der Überträger drastisch reduziert werden. Im Fokus der Untersuchungen stehen die chemischen Interaktionen der Vektorinsekten mit den übertragenen Phytoplasmosen und ihren Wirts- und Überwinterungspflanzen (Obst- und Nadelbäume). Zuerst werden im Labor mögliche verhaltenssteuernde Substanzen von Obst- und Nadelbäumen auf ihre attraktive oder repellente Wirkung auf die Blattflöhe untersucht. Wird in diesen Biotests eine olfaktorische Wirkung auf die Vektoren nachgewiesen, werden die Substanzen im Freiland in verschiedenen, neu entwickelten Lockstofffallen auf ihre Fängigkeit getestet. Zur Optimierung der Fallen werden in Labor-und Freilandtests zeitgleich verschiedene Dispenser bezüglich der optimalen Abgaberate des Lockstoffs untersucht. Durch die Kombination der Ergebnisse von Labor- und Freilanduntersuchungen wird ein Fallenprototyp entwickelt, dessen Wirksamkeit anschließend in einem großflächigen Freilandversuch getestet werden soll.

Teil 2: Bestandsklimatologie und GIS

Das Projekt "Teil 2: Bestandsklimatologie und GIS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Geowissenschaften, Abteilung Geochemie und Lagerstättenkunde durchgeführt. Zecken und von Zecken übertragene Krankheiten sind von großer Bedeutung für die Gesundheit von Mensch und Tier. Über die Faktoren, die ihre Verbreitung und Dynamik beeinflussen, ist allerdings nur wenig bekannt. In diesem Projekt werden Spezialisten aus verschiedenen Fachbereichen zusammen-arbeiten, um den Einfluss von Wetter, (Mikro)Klima, Habitat, Landnutzung, menschlichen Eingriffen und die Populationsdynamik den Wirtstieren auf die Verbreitung und Dynamik von Zecken und den von ihnen übertragenen Krankheitserregern in Baden-Württemberg zu bestimmen. Das Projekt ist in vier Module unterteilt. Im ersten Modul konzentrieren wir uns auf die Verbreitung von Zecken in gesamt Baden-Württemberg, im zweiten Modul untersuchen wir im Detail, inwiefern Mikroklima, Habitat und Wirtstiere die Populationsdynamik von Zecken beeinflussen. Zecken, die im ersten und zweiten Modul gesammelt werden, werden im dritten Modul auf zeckenübertragene Pathogene und ihre Dynamik untersucht. Das vierte Modul beinhaltet eine übergreifende Analyse aller Daten, um die relative Bedeutung der untersuchten Faktoren zu bestimmen und um damit ein Risikomodel zu erstellen, das die Bedeutung von Klimaveränderungen für zeckenübertragene Krankheiten in Baden-Württemberg mit einbezieht.

Teil 4: Kontrolle der Zeckenaktivität

Das Projekt "Teil 4: Kontrolle der Zeckenaktivität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Zoologie, Fachgebiet Tierökologie durchgeführt. Zecken und von Zecken übertragene Krankheiten sind von großer Bedeutung für die Gesundheit von Mensch und Tier. Über die Faktoren, die ihre Verbreitung und Dynamik beeinflussen, ist allerdings nur wenig bekannt. In diesem Projekt werden Spezialisten aus verschiedenen Fachbereichen zusammen-arbeiten, um den Einfluss von Wetter, (Mikro)Klima, Habitat, Landnutzung, menschlichen Eingriffen und die Populationsdynamik den Wirtstieren auf die Verbreitung und Dynamik von Zecken und den von ihnen übertragenen Krankheitserregern in Baden-Württemberg zu bestimmen. Das Projekt ist in vier Module unterteilt. Im ersten Modul konzentrieren wir uns auf die Verbreitung von Zecken in gesamt Baden-Württemberg, im zweiten Modul untersuchen wir im Detail, inwiefern Mikroklima, Habitat und Wirtstiere die Populationsdynamik von Zecken beeinflussen. Zecken, die im ersten und zweiten Modul gesammelt werden, werden im dritten Modul auf zeckenübertragene Pathogene und ihre Dynamik untersucht. Das vierte Modul beinhaltet eine übergreifende Analyse aller Daten, um die relative Bedeutung der untersuchten Faktoren zu bestimmen und um damit ein Risikomodel zu erstellen, das die Bedeutung von Klimaveränderungen für zeckenübertragene Krankheiten in Baden-Württemberg mit einbezieht.

IBÖ-04: Biotechnologische Produktion von Terpenoiden am Beispiel von Isopren - auf Basis von Holz-Hydrolysaten

Das Projekt "IBÖ-04: Biotechnologische Produktion von Terpenoiden am Beispiel von Isopren - auf Basis von Holz-Hydrolysaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Fakultät für Naturwissenschaften durchgeführt. Terpenoide stellen eine der größten Gruppe von Biomolekülen dar. Für den industriellen Einsatz ist besonders Isopren relevant, welches der Herstellung von synthetischem Gummi dient. Die besten Isopren-Produzenten sind höhere Pflanzen, in denen eine Isoprensynthase die Biosynthese katalysiert. Eine kommerzielle Nutzung dieses Bioisopren-Pools ist nicht möglich, so dass Isopren aus petrochemischen Rohstoffen gewonnen wird. In Bakterien kann durch heterologe Expression von IspS der vorhandene Pool an Edukten für die Isopren-Synthese genutzt und die Ausbeuten durch Coexpression weiter Gene gesteigert werden. Mit E. coli Stämmen kann Isopren bereits in einer Größenordnung von mehreren g/L hergestellt werden. Diese Biosynthese erfolgt jedoch auf Basis von Glucose, was in Konkurrenz zur Produktion von Nahrungsmitteln steht. Der hier verfolgte Ansatz soll daher die Möglichkeit eröffnen, die nachhaltige Produktion von Bioisopren auf Basis von Holzabfällen zu realisieren. Dabei sollen durch Hydrolyse von lignocellulosehaltiger Biomasse die verschiedenen Zuckerfraktionen zugänglich gemacht werden. Für die heterologe Expression der Isoprensynthase und weiterer relevanter Gene soll Pseudomonas putida als Wirtsorganismus zum Einsatz kommen, da er sich durch eine hohe Lösungsmittel-Toleranz auszeichnet, wie sie zum Holzaufschluss verwendet werden. Diese Robustheit könnte notwendigen Aufreinigungsschritte der Hydrolysate erübrigen und zur Senkung der Produktionskosten für Bioisopren beitragen.

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