Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von R-Biopharm AG durchgeführt. Das Ziel der Arbeiten ist die Bereitstellung molekularbiologischer Methoden zum Vor-Ort Echtzeitnachweis von pathogenen Mikroorganismen in Wasser. Realisiert werden soll eine technische Plattform für die inline-Analytik auf der Basis der Chemilumineszenz-Detektion. Hierzu werden amplifizierte Nukleinsäuren aus Pathogenen auf einem regenerierbaren DNA-Mikroarray mit Chemilumineszenz nachgewiesen. Momentan werden bakterielle Kontaminationen in der Wasseranalytik mittels Anzuchtverfahren nachgewiesen. Hierfür werden Wasserproben entnommen und im Labor durch Filterung angereichert und dann kultiviert. Die ersten Ergebnisse sind nach 12-24h zu erwarten, bei Legionellen im Extremfall erst nach 10 Tagen. Ein Nachweis von Viren erfolgt derzeit nur bei Verdacht auf Kontaminationen des Wassers nach einem Virenausbruchgeschehen. Ein Nachweis von Erregern, die in klassischen Verfahren nicht kultivierbar sind, kann mit den derzeitig eingesetzten Verfahren nicht erfolgen. Die Konzeption des hier vorgeschlagenen Teilvorhabens versucht die Vorteile des sensitiven und schnellen Nachweises von Nukleinsäuren mit der einfachen Nutzung durch nicht geschultes Personal zu vereinbaren. Die Tests sollen jedoch multiplexfähig sein und eine zuverlässige quantitative Aussage zu den nachgewiesenen Pathogenen vor Ort ermöglichen. Das geplante Nachweissystem soll eine hohe Anwenderfreundlichkeit aufweisen und ohne spezielle Kenntnisse angewendet werden können. Diagnostische Systeme für die Wassermittelanalytik, die ohne langwierige Schulungen oder spezielles Ausbildungswissen der Endnutzer eingesetzt werden können, haben das Potential einer schnelleren und präziseren Diagnostik in Bereichen, die auf eine sofortige und dezentrale Datengenerierung angewiesen sind. Dies ist im Rahmen von Prozesskontrollen der Wasserüberwachung Entwicklungsländern der Fall, aber auch bei der Kontrolle von Wasser in Entwicklungs- und Schwellenländern. Die konventionelle Ermittlung von pathogenen Keimen durch die zeitaufwändige Prozesskette Probennahme, Versand/Überführung in das Labor, Laboranalyse und Rückübermittlung des Analysenergebnisses wird auf diese Weise umgangen.
Das Projekt "ERA-IB 7: TIPs: Thermostabile Isomerasen in der Biotechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Allgemeine Mikrobiologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Identifizierung und detaillierte biochemische und strukturelle Charakterisierung von neuartigen hitzestabilen Isomerasen mit biotechnologischem Potential aus thermophilen Mikroorganismen und Metagenomen. Das Projekt ist dem Teilbereich 'Neuartige Systeme für neue und nachhaltige Prozesse unter Verwendung von Enzymen als Biokatalysatoren' des 7. ERA IB2 Aufrufs zugeordnet. Die Isomerasen umfassen drei Typen: (i) Zucker-Isomerasen, für die Produktion neuartiger Zucker als Kalorien-freien Süßstoffe und als Bausteine von pharmazeutischen Wirkstoffen; (ii) Disulfid-Isomerasen für die Verbesserung der Protein-Faltung und -Stabilität von Industriellen Enzymen, und (iii) Chalkon-Isomerasen, die an der Umwandlung von Flavonoiden, d.h. von Sekundärmetaboliten mit wichtiger Funktion als natürliche Farbstoffe, Antioxidantien, sowie als anti-mikrobielle und anti-inflammatorische Wirkstoffe. Die Thermo- stabilen Isomerasen erlauben neue Möglichkeiten für kompetitive und nachhaltige Prozesse der Grünen Biotechnologie als Ersatz für konventionelle chemische Syntheseprozesse. Ausgehend von Genomen (hyper)thermophiler Mikroorganismen und von Metagenomen thermophiler Standorte sollen mit bioinformatischen Methoden Gene identifiziert werden, die für geeignete Isomerase-Enzyme kodieren. Geeignete Gene von (hyperthermophilen) Isomerasen sollen heterolog exprimiert werden und die rekombinanten Enzyme nach Reinigung detailliert biochemisch, und strukturell charakterisiert und in Bezug auf biotechnologische Anwendung analysiert werden. Dabei sollen insbesondere auch kinetische Parameter mit relevanten Substraten und die Stabilität gegenüber Temperatur, organischen Lösungsmitteln und pH analysiert werden.
Das Projekt "FHprofUnt 2013: Integrative Methode zur beschleunigten Entwicklung von Bio-Produktionsverfahren am Beispiel der nachhaltigen Herstellung einer Industriechemikalie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Gelsenkirchen Bocholt Recklinghausen, Standort Recklinghausen, Fachbereich Elektrotechnik und angewandte Naturwissenschaften, Abteilung Molekulare Biologie durchgeführt. Häufig werden industrielle Biokatalysatoren im Rahmen von nicht-strukturierten biologischen Modellen als Black-Box-Systeme behandelt. Prozessoptimierungen in Fermentationsreaktoren finden oft unter 'try & error' Bedingungen statt. Im Gegensatz hierzu soll die Verbesserung von Produktbildung oder zellulärer Eigenschaften durch die direkte Einbeziehung metabolischer Zustände (Stoffwechsel) und dessen Regelung herbeigeführt werden. Hierfür sind Vorhersagen durch mathematische Modelle anzupassen und geeignete Mess- und Regelreaktoren zu entwickeln. Diese Vorgehensweise wird im Rahmen des Projektes exemplarisch an der Produktion der Industriechemikalie Aceton mit Hilfe eines rekombinanten Mikroorganismus (E. coli) erarbeitet. Die entwickelte Methode soll grundsätzlich auf weitere Prozesse übertragbar sein und damit einen wichtigen Beitrag zur Stärkung der industriellen Biotechnologie liefern. Die zu entwickelnden Methoden sollen perspektivisch die ökoeffiziente Herstellung des Acetons aus kostengünstigen Substraten erlauben. Es ist geplant, drei Aspekte in dem Projekt zu bearbeiten und thematisch zu verknüpfen: 1. Entwicklung von E. coli als Wirtsstamm zur Ganzzellbiotransformation 2. Apparateentwicklung (Schüttelkolben mit integrierter Mess- und Regeltechnik, hier bes.: Abgassensorik) 3. Methodenentwicklung zur Prozessoptimierung.
Das Projekt "Molekulare Untersuchungen an Hausfäulepilzen zur Charakterisierung und Diagnose" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Holzbiologie und Institut für Holztechnologie und Holzbiologie des Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei durchgeführt. Die bisherigen Arbeiten haben Möglichkeiten zur Differenzierung des Hausschwammes Serpula lacrymans und anderer wichtiger Pilze ergeben, jedoch keine Sicherheit, da in Gebäuden auch komplexe Pilzgruppen und seltenere Arten vorkommen, die die Ergebnisse verfälschen können. Für eine breitere wissenschaftliche Basis sowie für eine Anwendung in der Praxis müssen daher die heterogenen Gruppen Kellerschwämme, Porenschwämme und Blättlinge untersucht werden. Der Kellerschwamm umfaßt außer Coniophora puteana auch C. arida, C. marmorata und C. olivacea, der Porenschwamm neben den untersuchten Antrodia vailantii und Oligoporus placenta auch A. sinuosa, A. xantha und A. serialis. Von den drei Blättlingen wurde bisher Gloeophyllum sepiarium bearbeitet. Auch seltenere Hausschwämme (Leucogyrophana-Arten) sollen untersucht werden. Als bewährte Methoden sind Pilzartspezifische PCR und ARDRA des ITS-Bereiches geplant. Da der ITS bei verwandten Pilzen zur Differenzierung jedoch ungeeignet sein kann, sollen weitere rDNS-Bereiche in Betracht gezogen werden. Für Grundlagenwissn und zum Auffinden für eine Differenzierung geeigneter Teile soll die rDNS am Modell S. lacrymans / S. himantioides weitgehend (18S, 28S, 5S rDNS, Intergenic region) amplifiziert und sequenziert werden.
Das Projekt "Transportverhalten von Mikroorganismen in der ungesaettigten Bodenzone" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 09 Agrarwissenschaften, Ökotrophologie und Umweltmanagement, Institut für Landeskultur durchgeführt. Mit dem Forschungsprojekt wird das Ziel verfolgt, grundlegende Kenntnisse ueber das Transportverhalten von Mikroorganismen in der ungesaettigten Bodenzone zu erarbeiten. Dabei sollen die Mikroorganismen durch Nukleinsaeurehybridisierung mit rRNS-gerichteten Oligonukleotidsonden detektiert werden. Bodensaeulen definierter Zusammensetzung sollen als Modellhabitate eingesetzt werden, wobei sowohl Organismen der autochthonen Bodenflora als auch inokulierte Bakterienpopulationen studiert werden sollen. Die Verteilung der eingebrachten Organismen wird durch Southern-blot-Hybridisierung nach PCR-Amplifikation von 16S rDNS und in situ-Einzelzell-Hybridisierung analysiert. Dabei sollen Ausmass und Geschwindigkeit von Migrationsphaenomenen in Abhaengigkeit vom Boden, der Infiltrationsrate und der Zeit untersucht werden. Ein zusaetzliches Ziel besteht in der Erfassung einer moeglichen Stabilitaet von raeumlichen Verbreitungsmustern bestimmter Populationen ueber laengere Zeit. Die Verbreitung inokulierter Indikatororganismen in Abhaengigkeit von der Porenwasserfliessgeschwindigkeit in der ungesaettigten Zone soll ebenfalls Gegenstand der Analysen sein. Aufbauend auf diesen Laborsaeulenversuchen sollen die verschiedenen Durchbruchskurven in Modellstudien mit einem eindimensionalen Konvektions-Dispersionsmodell verglichen und zur Ableitung von Diffusions-Dispersionskoeffizienten fuer den Transport von Mikroorganismen im ungesaettigten Boden herangezogen werden. Des weiteren sollen die Modellbetrachtungen zur Berechnung verschiedener Klima- und Bodenfeuchteszenarien dienen.
Das Projekt "Steuerung der Photorespiration in Pflanzenblaettern durch rDNA-Technik: Wirkungen auf Pflanzenphysiologie, landwirtschaftliche Ertragskraft und rationellen Wasserverbrauch" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Albrecht-von-Haller-Institut für Pflanzenwissenschaften, Abteilung Biochemie der Pflanze durchgeführt. Im Rahmen eines EU-Projektes laufen Untersuchungen, durch genetische Transformation mit r-DNA-Techniken in Blaettern von Kartoffeln und Weizen die Glycindecarboxylase aus den Mesophyllzellen schwerpunktmaessig in die Zellen der Leitbuendelscheide zu verlagern, um nach dem Vorbild C3/C4-intermediaerer Pflanzenformen die Effizienz der CO2-Assimilation bei der Photorespiration zu erhoehen und damit produktivere Pflanzen mit besserer Wasserverwertung zu zuechten.
Das Projekt "Multiple Wolbachia Infektion in der Kirschfruchtfliege Rhagoletis cerasi und das Potential ihrer Anwendung für die Bekämpfung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Forstentomologie, Forstpathologie und Forstschutz durchgeführt. Wolbachia, generativ übertragene Bakterien bei Arthropoden, können die Fortpflanzung ihres Wirtes unter anderem durch cytoplasmische Inkompatibilität (CI) manipulieren, was ihnen ein Potential in der biologischen Schädlingsbekämpfung einräumt. Mittelmeerfruchtfliegen wurden künstlich mit Wolbachia-Stämmen der Kirschfliege infiziert. Dabei haben die Linien wCer2 und wCer4 vollständige CI induziert. Für derartige Übertragungen wird embryonales Cytoplasma mittels Mikroinjektion in das Polplasma des Empfängers geimpft; dabei können unerkannt auch andere Mikroorganismen übertragen werden. In einem ersten Teil des Projekts soll daher die Mikrobenfauna in den Keimdrüsen von R. cerasi mittels degenertierter 16S rDNA Primer erfasst werden. Es wird erwartet, dass durch den Einsatz verschiedener erst kürzlich entwickelter genetischer Marker (ANK, VNTRs, IS5) neue Wolbachia-Stämme in der sizilianischen Kirschfliege nachgewiesen und charakterisiert werden können. Auf diesem Weg werden wir zuätzliche Daten über (i) die genetische Struktur der verschiedenen wCer Stämme und (ii) die genetische Integrität und Stabilität rezenter Infektionen in neuen Wirten gewinnen. Durch Übertragung der Wolbachia-Stämme in Drosophila simulans und D. melanogaster wird die Beobachtung ihres Phänotyps und ihrer Infektionsdynamik, und damit eine Einschätzung ihres Potentials in der biologischen Schädlingsbekämpfung, ermöglicht.
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