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Molekulare Marker (Evolution, Diversitaet, Forensik)

Entwicklung molekularer Marker (Mikrosatelliten PCR, DNA-Sequenzen, DNA-Fingerprint) fuer Evolutionsforschung, Systematik, Biodiversitaet, Sozialsysteme, Forensik bei Pflanzen (Leguminosae, Labiatae, Orchidaceae), Insekten und Voegel.

Nachweistechnik fuer Cryptosporidien in Wasserproben (PCR) und Epidemiologie der Cryptosporidiose

Es wurde ein Nachweisverfahren entwickelt, das es ermoeglicht, durch Kombination eines Verdaus freier DNA u. einer in-vitro-Exzystierung mit einem anschliessenden Nachweis von Cryptosporidien-DNA mit Hilfe der PCR einen selektiven Nachweis lebender Cryptosporidien-Oozysten zu fuehren. Dieses Verfahren soll fuer den Nachweis von Cryptosporidien in Wasserproben tauglich gemacht werden. Im epidemiologischen Bereich wurde mittels einer Fall-Kontroll-Studie ermittelt, dass bei sporadischen Erkrankungen immunkompetenter Kinder in der Umgebung Tuebingens eine statistisch signifikante Assoziation der Erkrankung mit Rohmilchkonsum und Kontakt zu Huftieren vorliegt. Diese Faktoren waren allerdings nicht voneinander zu trennen, da die Fallzahl zu gering war. Die Untersuchung soll noch ausgeweitet werden, um eventuell auch trinkwasserbedingte Ausbrueche erkennen zu koennen.

Cell count time series of Azadinium spinosum, Azadinium poporum and Amphidoma languida at Cuxhaven, Helgoland, Sylt, Wilhelmshaven and Scapa Flow between 2015 and 2019

The data represent species counts (cells L-1) of the three AZA-producing dinoflagellate species Azadinium spinosum, Az. poporum and Amphidoma languida (all members of the taxonomic family Amphidomataceae) of water samples taken during in total six different field expeditions on several research vessels (RV Heincke, RV Uthörn, RV Polarstern) and on in total five stationary sampling stations (Scapa Flow/Scotland, Cuxhaven/Germany, Helgoland/Germany, Wilhelmshaven/Germany, Sylt/Germany) between 2015 and 2019. The water samples have been taken using Niskin bottles (on research vessels attached to a CTD). After DNA extraction, the species cell numbers have been calculated by quantitative PCR (qPCR) analysis using respective standard curves. These samples gained from different geographical areas in the eastern North Atlantic have been analyzed as part of the RIPAZA Project (funded by the German BMBF; in cooperation with the Third Institute of Oceanography, Xiamen/China) and the results are presented and discussed in the doctoral thesis of Stephan Wietkamp (Suppl.Tab.S6, Suppl.Tab.S7). Aim of the project and especially of this data set was to provide first reference data on the biogeography (geographical distribution and seasonality) of toxigenic Amphidomataceae in the eastern North Atlantic.

Cell counts of Azadinium spinosum, Azadinium poporum and Amphidoma languida during POLARSTERN cruise PS92, UTHÖRN cruise UTH16 and various HEINCKE cruises to the eastern North Atlantic between 2015 and 2019

The data represent species counts (cells L-1) of the three AZA-producing dinoflagellate species Azadinium spinosum, Az. poporum and Amphidoma languida (all members of the taxonomic family Amphidomataceae) of water samples taken during in total six different field expeditions on several research vessels (RV Heincke, RV Uthörn, RV Polarstern) and on in total five stationary sampling stations (Scapa Flow/Scotland, Cuxhaven/Germany, Helgoland/Germany, Wilhelmshaven/Germany, Sylt/Germany) between 2015 and 2019. The water samples have been taken using Niskin bottles (on research vessels attached to a CTD). After DNA extraction, the species cell numbers have been calculated by quantitative PCR (qPCR) analysis using respective standard curves. These samples gained from different geographical areas in the eastern North Atlantic have been analyzed as part of the RIPAZA Project (funded by the German BMBF; in cooperation with the Third Institute of Oceanography, Xiamen/China) and the results are presented and discussed in the doctoral thesis of Stephan Wietkamp (Suppl.Tab.S6, Suppl.Tab.S7). Aim of the project and especially of this data set was to provide first reference data on the biogeography (geographical distribution and seasonality) of toxigenic Amphidomataceae in the eastern North Atlantic.

Entwicklung eines sensitiven Verfahrens zum routinemäßigen Nachweis von Legionellen in Aerosolen von Verdunstungskühlanlagen

Verdunstungskühlanlagen werden eingesetzt, um Wärmelasten, z.B. aus technischen Prozessen abzuführen. Ihre Kühlwirkung beruht auf dem Prinzip der Verdunstung von Wasser, wobei es auch zur Bildung von Wassertröpfchen (Aerosolen) kommt, die in die Umgebungsluft abgegeben werden. Verdunstungskühlanlagen sind aufgrund günstiger Vermehrungsbedingungen (Feuchte, Nährstoffangebot, Temperaturen) eine Quelle für Legionellen-haltige Aerosole. Solche Aerosole stellen ein gesundheitliches Risiko dar, da sie im Falle des Einatmens zu Erkrankungen (schwere Lungenentzündungen) führen können. Da sich die Legionellen mit den Aerosolen über mehrere Kilometer ausbreiten können, kann es im Umkreis einer Anlage zu hunderten von erkrankten Personen kommen. In Deutschland gab es bereits zwei größere Ausbrüche mit Verdunstungskühlanlagen als Infektionsquelle: 2010 in Ulm/ Neu-Ulm mit 65 Erkrankten und 5 Toten und 2013 in Warstein mit 159 Erkrankten und 2 Toten. Die Überwachung dieser Anlagen hinsichtlich des Legionellenrisikos erfolgt zur Zeit durch Messung der Legionellen-konzentration im Wasserkreislauf, da es kein für die routinemäßige Überwachung geeignetes Nachweisverfahren für Legionellen in Luftproben gibt. Dadurch kann aber nur eine indirekte Risikoabschätzung erfolgen, da die Legionellen-konzentration in den Aerosolen nicht bekannt ist. In dem Vorhaben soll untersucht werden, wie man Legionellen in den Aerosolen in der Abluft von Verdunstungskühlanlagen mit modernen molekularbiologischen Verfahren nachweisen kann. Dabei sollen Verfahren erarbeitet werden, die eine möglichst zeitnahe Erfassung erlauben und auch für die Routineüberwachung geeignet sind. Wichtig bei der Entwicklung solcher Verfahren ist, dass eine möglichst niedrige Nachweisgrenze erreicht wird, damit auch geringe Konzentrationen an Legionellen in der Luft nachgewiesen und so kritische Situationen zeitnah erfasst werden können.

Optimierung und Anwendung molekular-biologischer Methoden zur Untersuchung der mikrobiellen Diversitaet in forstlich rekultivierten Kippenboeden der Bergbaufolgelandschaft in der Lausitz

Monitoring von gentechnisch veraenderten Vektoren und Viren

Genetisch veraenderte Viren (GVV) werden zunehmend als Lebendimpfstoffe gegen Tierseuchen benutzt, und sie bekommen Bedeutung als Vektoren fuer den Gentransfer. Hierzu werden sie nach Gentechnikrecht freigesetzt und in Verkehr gebracht. Genetisch veraenderte Poxviren wurden zur Bekaempfung der Fuchstollwut in Frankreich, Belgien und Luxemburg bereits grossflaechig ueber mehrere Jahre ausgebracht und sind in diesen Laendern im Verkehr. Genetisch veraenderte animale Herpesviren sind sowohl in der Europaeischen Union als auch in groesserer Zahl in den USA bereits in Verkehr. Die Entwicklung rekombinanter viraler Lebendimpfstoffe fuer den Menschen ist bereits vorangeschritten. Auch fuer die Gentherapie am Menschen werden virale Vektoren eingesetzt, ein zunehmender Einsatz ist zu erwarten. Erkrankungen auf Grund von Impfdurchbruechen von attenuierten Viren als Lebendimpfstoffen sind zwar selten, aber bekannt. Auch fuer GVV ist dies nicht ausgeschlossen. Fuer diagnostische Zwecke, epidemiologische Untersuchungen und amtliche Ueberwachung werden geeignete Methoden benoetigt, die eine Differenzierung genetisch veraenderter Viren von Wildtypviren erlauben. Methoden, die eine solche Differenzierung durch molekulargenetische Feinanalyse erlauben, existieren (Polymerase Kettenreaktion (PCR), Southern Blot, Sequenzierung). Sie muessen jedoch fuer die vorliegenden Fragestellungen etabliert, angepasst und optimiert werden - analog zu Referenzmethoden fuer den Nachweis herkoemmlicher Erreger. Methoden wurden zunaechst fuer Herpesviren erprobt, da hier die internationale Entwicklung am weitesten vorangeschritten ist. Der erste experimentelle Schwerpunkt richtete sich auf die Identifizierung von Wildtyp-Herpesviren, der zweite auf Verfahren zur spezifischen Darstellung von genetischen Veraenderungen.

Entwicklung eines sensitiven Verfahrens zum routinemäßigen Nachweis von Legionellen in Aerosolen von Verdunstungskühlanlagen

Die messtechnische Erfassung von Legionellen in freigesetzten Aerosolen von Verdunstungskühlanlagen erfolgt derzeit nicht routinemäßig. Gründe dafür sind insbesondere der mit einer repräsentativen Probenahme verbundene Aufwand sowie offene Fragen bzgl. des Vorgehens bei der Probenahme und der Bewertung der so gewonnenen Daten. Dieses Projekt hatte die Zielsetzung, eine Vorgehensweise für die Beprobung von Aerosolen an Rückkühlanlagen und Vorschläge für die Eignung von diagnostischen Methoden zum möglichst sensitiven Nachweis von Legionellen in Aerosolen zu entwickeln. Die abgeleitete Probenahmestrategie basiert auf Richtlinien und Normen zur (Bio-)Aerosolprobenahme unter Verwendung eines handelsüblichen Nass-Zyklonsammlers für Immissionsmessungen. Dieser wurde zur Emissionsprobenahme technisch modifiziert und die physikalische Sammeleffizienz im Labor ermittelt. An vier industriell betriebenen Verdunstungskühlanlagen erfolgten Validierungs-messungen zur Aerosolsammlung und zum analytischen Nachweis von Legionellen. Bei mehreren Anlagen erfolgten zusätzlich die Bestimmung der Anzahlgrößenverteilung der Tropfenaerosole und nachfolgend die Berechnung des Flüssigwassergehaltes im Schwaden. Die Auswertung parallel durchgeführter Emissionsmessungen mit unterschiedlichen technischen Sammlerkonfigurationen zeigte nur geringe Konzentrationsunterschiede zwischen den einzelnen Konfigurationen auf. Die Verdunstungskühlanlagen erwiesen sich als sehr unterschiedlich mit Legionellen belastet; im Tropfenaerosol dreier Anlagen wurden Legionellen nachgewiesen. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Legionellen in den Aerosolen war nur zum Teil mit der Konzentration an Legionellen im Kühlwasser erklärbar. Zur Einschätzung der Effizienz der Tropfenabscheidung wurde ein mikrobiologischer Luftbelastungsfaktor (MLBF) eingeführt, der unabhängig von der Legionellenkonzentration die mikrobiologische Belastung der Fortluft im Vergleich zu einer unbelasteten Luftreferenzprobe quantifiziert. Zudem wurde der relative Anteil von Legionella pneumophila an der Gesamtkonzentration an Legionellen in die Risikoklassifizierung aufgenommen. Quelle: Foschungsbericht

Untersuchungen ueber das Vorkommen von Legionellen in Ostseewasser mit Hilfe herkoemmlicher und molekularbiologischer Methoden

Insgesamt 230 Wasserproben wurden auf das Vorkommen von Legionella spp. untersucht. Neben der Kultivierung und dem mikroskopischen Nachweis mittels spezifischer, fluoreszierender Antikoerper (direct fluorescent antibody-Methode) wurde auch die fuer diese Untersuchung etablierte nested PCR-Methode eingesetzt. Es wurden dabei Primer verwendet, die fuer das mip-Protein von Legionella pneumophila spezifisch sind. Von den 230 untersuchten Proben zeigten sechs eine positive PCR-Reaktion fuer Legionella pneumophila. Die statistische Auswertung der mikrobiologischen, physikalischen und chemischen Parameter, die fuer jede Wasserprobe bestimmt wurden, ist geplant und soll ueber moegliche Zusammenhaenge zwischen diesen Parametern und dem Aufreten der Legionellen Aufschluss geben. Ende der Studie: 1996.

Diagnose und molekulare Charakterisierung des maispathogenen Pilzes Gibberella fujikuroi (Fusarium Sektion Liseola)

Der maispathogene Pilz Gibberella fujikuroi verursacht Kolben- und Stengelfaeule und gibt karzinogene Toxine in die Wirtspflanze ab. Ziele des Forschungsvorhabens sind: 1. Die artspezifische Diagnose: fruehzeitige Detektion des Erregers im Wirtsgewebe und Unterscheidung von anderen maispathogenen Pilzen. 2. Die genetische Analyse: Erfassung inter- und intraspezifischer genetischer Diversitaet von (natuerlichen) Gibberella fujikuroi-Erregerpopulationen unterschiedlicher geographischer Herkuenfte. Es wurden bisher Feldisolate von G. fujikuroi aus Kenia, Italien und Deutschland analysiert. Die Befunde zeigen, dass der Erreger einen hohen Polymorphiegrad besitzt. In Clusteranalysen ergeben sich Gruppierungen entsprechend den verschiedenen Fusarium-Anamorphen des Pilzes: Fusarium subglutinans, Fusarium proliferatum, Fusarium verticillioides bzw. moniliforme. Von den mittels PCR amplifizierten RAPD-Fragmenten konnten einige identifiziert werden, die fuer eine Diagnose geeignet erscheinen. Ein artspezifisches Primerpaar fuer den Nachweis von F. prolieratum mittels PCR liegt bereits vor. Weitere spezifische Primerpaare fuer den Nachweis von F. subglutinans und F. verticillioides bzw. moniliforme sind in der Entwicklung.

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