Das Forschungsprojekt NORAH wird von der NPZ Innovation GmbH (NPZi) und der Abteilung für Molekulare Phytopathologie und Biotechnologie der Universität Kiel mit dem Ziel beantragt, die technischen und wissenschaftlichen Voraussetzungen für die Züchtung von Rapssorten mit hoher Resistenz gegen die Weißstängeligkeit (Sclerotinia sclerotiorum) zu schaffen. Die NPZi verfügt über Rapslinien mit hoher quantitativer Resistenz gegen Sclerotinia. Diese Resistenz wurde in Biotests mit nicht-adaptiertem Material identifiziert und durch Kreuzung kombiniert. Über die physiologische Ursache dieser Resistenz und deren genetische Veranlagung ist nichts bekannt und eine Selektion der Resistenz erfolgt bisher über aufwendige Biotests. Im Rahmen der vorliegenden Projektskizze sollen genetische und molekulare Analysen der vorliegenden Sclerotinia-Resistenz erforscht werden. Dies beinhaltet die Identifikation von Regionen innerhalb des Rapsgenoms, die mit der Resistenz gekoppelt sind (QTL). Untersuchungen an Genen innerhalb der QTL sollen Aufschlüsse über molekulare Mechanismen der Sclerotinia-Resistenz ermöglichen. Zudem sollen Testhybriden mit den Resistenzdonoren erstellt werden, um die Dominanz der Resistenz festzustellen und um zu untersuchen, welche Bedeutung additive Effekte in der Ausprägung quantitativer Sclerotionia-Resistenz besitzen. Es wird erwartet, dass mehrere QTL für die Expression der Sclerotinia-Resistenz verantwortlich sind und sich diese im Rapsgenom lokalisieren lassen. Sequenzanalysen innerhalb der QTL ermöglichen die Entwicklung spezifischer molekularer Marker für die Selektion von Rückkreuzungsnachkommen. Im Ergebnis können molekulare Marker und adaptierte Linien mit hoher quantitativer Sclerotinia-Resistenz für die Raps-Hybridzüchtung zur Verfügung gestellt werden. Aus wissenschaftlicher Sicht ermöglichen die genetischen/molekularen Analysen neue Einblicke in konstitutive oder induzierte Prozesse als Ursache für quantitative Resistenzmechanismen.
In der 1. Phase des SPP1530 Programms wurden mehrere QTL-Regionen identifiziert, die den Blühzeitpunkt in der Weinrebe kontrollieren. Erste Ergebnisse weisen auf einen additiven Effekt dieser Loci hin, die in sehr früher bzw. später Blüte resultieren. Um diese genomischen Regionen genauer einzugrenzen und zu analysieren, wird eine stark erweiterte Kreuzungspopulation für Weinreben zur Feinkartierung von QTL genutzt sowie die Hypothese getestet, dass eine bestimmte Kombination von QTL-Allelen und Haplotypen zu einer sehr frühen beziehungsweise späten Blüte führt. Das Projekt wird folgende Schritte beinhalten: (1) Die Nutzung der gesamten heterozygoten Genomsequenzen beider Elternpflanzen der Kreuzungspopulation als Basis für die Untersuchung haplotyp-spezifischer Allelexpression; (2) Identifizierung von Kandidatengenen durch Genotyping-by-sequencing (GBS) an vorselektierten Nachkommen und SNP-Analyse, (3) Charakterisierung ausgewählter Kandidatengene aus den QTL-Regionen durch allel-spezifische RNAseq-Experimente sowie (4) Vernetzung dieser Ergebnisse mit phänotypischen Daten für den Blühzeitpunkt von Nachkommen der Kreuzungspopulation sowie züchterisch relevanten Sorten. Kooperationen mit weiteren Forschergruppen aus dem SPP-Verbund werden zusätzliche Erkenntnisse liefern, z.B. durch die Phylotranskriptom-Analyse zum Zeitpunkt der Blühinduktion. Durch die präzise Vorhersage des Blühzeitpunkts können neue Zuchtlinien generiert werden, die an veränderte klimatische Bedingungen angepasst sind.
Zu der Thematik "Umweltrisiken für Böden aufgrund der Belastung mit Antibiotikagemischen" wurde eine Literaturstudie durchgeführt. Die generelle Zielsetzung war dabei Antibiotika zu identifizieren, die üblicherweise in der Veterinär- und Humanmedizin angewendet werden, Berichte über Gemische und Rückstandsgehalte von Antibiotika in Böden und organischen Abfallsubstraten, die wie z.B. Gülle als Dünger verwendet werden, auszuwerten, und Informationen zu bündeln, welche Effekte der Mischungstoxizität dies für Böden bzw. Boden(mikro)organismen bedeutet, und nicht zuletzt wesentliche Wissenslücken aufzudecken, um auf dieser Basis Schritte für weitere Forschung und Regulation vorzuschlagen. Antibiotika werden weltweit in großem Umfang und weiter zunehmend in der Human und Tiermedizin angewendet. Es ist bekannt, dass viele landwirtschaftlich genutzte Böden mit Antibiotika kontaminiert sind. Darüber hinaus muss davon ausgegangen werden, dass Böden nicht nur durch eine antibiotische Substanz, sondern durch Gemische von Antibiotikawirkstoffen kontaminiert sind. Dies ist von wesentlicher Bedeutung für die Umweltrelevanz, da die Ökotoxizität von Pharmazeutikagemischen typischerweise größer ist als von Einzelsubstanzen. Belastungen durch Stoffgemische entstehen unter anderem durch die Anwendung von Kombinationen verschiedener Antibiotika bzw. von Gemischen von Antibiotika mit anderen, synergistisch wirkenden Substanzen. Die Verwendung von Antibiotikagemischen nimmt in der Human- wie auch Veterinärmedizin stetig zu, wodurch sogar alte, früher aussortierte Wirkstoffe wieder verwendet werden. Zu den Effekten verschiedener Antibiotikagemische liegt eine breite Wissensbasis in der medizinischen und pharmazeutischen Literatur vor. Dagegen ist der Wissenstand über Antibiotika in der Umwelt deutlich geringer. Belastungen durch Antibiotikagemische in der Umwelt ergeben sich außer (i) durch die Anwendung von Kombinationspräparaten auch durch (ii) die Medikation unterschiedlicher Tierarten und Altersgruppen mit unterschiedlichen Antibiotika und anschließender Sammlung aller Exkremente in einem Gülletank sowie (iii) durch die nachfolgende, wiederholte Applikation kontaminierter Exkremente wie Gülle oder Klärschlamm auf landwirtschaftliche Flächen. So ergeben sich Belastungen von organischen Abfallsubstraten mit Gemischen von bis zu 20 oder mehr antibiotischen Einzelsubstanzen. Böden, die mit diesen Substraten gedüngt werden, weisen Gemische verschiedener, pharmazeutischer Antibiotika auf. Dies bestätigen Monitoringergebnisse mit bis zu 13 verschiedenen Antibiotika, die in Böden nachgewiesen wurden. Das vorliegende Wissen über Schadwirkungen von Antibiotika auf Bodenorganismen ist weitgehend auf Studien über Einzelsubstanzen beschränkt. Diese zeigen eindeutige, dosis-abhängige, schädliche Wirkungen von Antibiotika z.B. auf die mikrobielle Biomasse in Böden, die strukturelle Diversität mikrobieller Gemeinschaften und mikrobielle Funktionen in Böden. Zudem wurden in belasteten Böden zahlreiche Resistenzgene mit deutlich und signifikant erhöhter Abundanz nachgewiesen. Synergistische Kombinationen von Antibiotika können darüber hinaus zu einer noch verstärkten und schnelleren Resistenzbildung führen. Dies ist nicht nur für Antibiotikagemische, sondern auch für Gemische von Antibiotika mit anderen Substanzen festzustellen; im landwirtschaftlichen Kontext sind hier insbesondere Kupfer und Zink zu nennen. Die Effekte von Antibiotikagemischen können durch unterschiedliche Einflussfaktoren erheblich verändert werden. Dies sind unter anderem der untersuchte Endpunkt, die Konzentrationen der im Gemisch enthaltenen Substanzen, die Zeitabhängigkeit der antibiotischen Wirkung, wie auch Nährstoffe und Nährsubstrate im Boden. Außerdem be-stehen Wechselwirkungen zu allen anderen äußeren Randbedingungen, die die Fitness der Mikroorganismen beeinflussen, wie z.B. Hitze oder Frost. Auch der Verbleib und das chemische Verhalten von Antibiotika werden in Böden in Gegenwart von Schadstoffgemischen verändert. Hier ist insbesondere die Sorptionskonkurrenz zwischen unterschiedlichen Antibiotika zu nennen. Die dargelegten Erkenntnisse sollten nicht darüber hinwegtäuschen, dass der Wissensstand über die verschiedenen Teilaspekte der Thematik meist noch sehr unvollständig ist. Daher ist zielgerichtete, systematische Forschung notwendig, um weitere Informationen zu erhalten. Dazu werden drei aufeinander aufbauende Forschungsprojekte vorgeschlagen, die darauf zielen, das Systemverständnis über Schadstoffgemische in Böden zu verbessern. Diese Projekte werden idealerweise mit wissenschaftlichen Workshops kombiniert. Nicht zuletzt sollten diese Forschungsaktivitäten dazu führen bzw. dadurch begleitet werden, dass regulatorische Maßnahmen getroffen werden, die darauf abzielen, den Einsatz und die planvolle Handhabung von Antibiotika zu verbessern. Quelle: Forschungsbericht
Um die Planungspraxis zu unterstützen und die Rechts- und Verfahrenssicherheit für alle Beteiligten zu erhöhen, sind konkrete Hinweise zu erarbeiten, wie die Kumulation in den verschiedenen Prüfinstrumenten (weiter) operationalisiert werden kann. Folgende Arbeitsschritte sind vorgesehen: - differenzierte Analyse und Darlegung der rechtlichen und fachlichen Rahmenbedingungen für die verschiedenen Rechtsnormen und Prüfinstrumente (FFH-VP, Verschlechterungsverbot, SUP/UVP, artenschutzrechtliche Prüfung); - Definition, Abgrenzung und Erläuterung der im Vorhaben verwendeten maßgeblichen Begriffe; - Zusammenstellung und Aufbereitung der in Deutschland grundsätzlich vorkommenden Informationsquellen für die Abfrage von kumulativ zu berücksichtigenden Plänen und Projekten (z. B. Datenbanken, Kataster, Fachinformationssysteme, Zuständigkeiten bei Behörden); - Entwicklung einer Empfehlung für die Inhalte eines FFH-VP-Katasters basierend auf den 'Mindestinhalten einer Datenbank zur Dokumentation von gebietsbezogenen Prüfungen der Verträglichkeit nach § 34 und § 35 BNatSchG' der Landesanstalten von 2007; - Erarbeitung konkreter Hinweise und Tools für die Planungspraxis zur Recherche bzw. Abfrage kumulativ zu berücksichtigender Pläne und Projekte (z. B. Checklisten, Musteranschreiben, Prüftabellen zur Einstufung der Relevanz, Muster zur Dokumentation der Recherche und zur Auswahl berücksichtigter Vorhaben); - Entwicklung von Hinweisen zur Identifikation der im konkreten Fall räumlich und zeitlich relevanten Pläne und Projekte sowie der funktional und formal kumulativ zu berücksichtigenden Wirkfaktoren und Beeinträchtigungen; - Entwicklung von konkreten methodischen Ansätzen zur Ermittlung, Prognose und Bewertung von kumulativen Beeinträchtigungen im Hinblick auf die jeweiligen naturschutzrechtlichen Bewertungsmaßstäbe; - Darstellung fachlicher Bewertungsansätze und -beispiele für die Kumulation additiver und synergistischer Wirkungen bei verschiedenen Wirkfaktoren und Vorhabentypen (z. B. Flächeninanspruchnahme, Stoffeinträge, Störwirkungen, Mortalitätsrisiken, Barrierewirkungen); - Entwicklung von Vorschlägen zum Umgang mit defizitären, unkonkreten oder veralteten Daten; - Diskussion der Möglichkeiten und Grenzen einer Berücksichtigung von Kompensationsmaßnahmen oder anderweitigen die jeweiligen Schutzgüter positiv beeinflussenden Maßnahmen und Entwicklungen; - verfahrensrechtliche Einordnung kumulativer Beeinträchtigungen in den Arbeitsschritten der verschiedenen Rechtsnormen (z. B. bei Vorprüfung, Erheblichkeitsbewertung, Maßnahmenplanung, Ausnahmeprüfung). Die entwickelten methodischen Hinweise sollen anhand repräsentativer Beispiele getestet und verdeutlicht werden.
Von den Triazol-Fungiziden und dem Imidazol-Fungizid Prochloraz ist bekannt, dass sie in Ratten u.a. hepatotoxisch wirken. Am Bundesinstitut für Risikobewertung wird zurzeit untersucht, inwieweit die Behandlung von Ratten mit Fungizid-Gemischen, bestehend aus den o.g. Verbindungen, zu einer additiven bzw. synergistischen hepatotoxischen Wirkung führen kann. Die im Rahmen dieses Projektes geplanten Experimente sollen zeigen, ob die Kombination der o.g. Fungizide additive oder synergistische Veränderungen im Transkriptom, Proteom und/oder Metabolom der Humanleberzelllinie HepaRG hervorrufen kann und ob die Zellen die Auswirkungen in Ratten richtig widerspiegeln. 1) Die HepaRG-Zellen mit Triazolen und Prochloraz einzeln und kombiniert in verschiedenen nicht-zytotoxischen Konzentrationen inkubieren; 2) nach jeder Inkubation RNA und Proteine aus den Zellen für die weiterführenden Analysen isolieren; 3) in Kooperation mit dem Bundesinstitut für Risikobewertung quantitative RT-PCR- sowie low-density-PCR-Array-Analysen durchführen; 4) in Zusammenarbeit mit dem Center for Biotechnology der Universität Bielefeld das Transkriptom, Proteom und Metabolom der behandelten Zellen analysieren.
Sedimentpartikel-assoziierte persistente organische Schadstoffe können durch bestimmte Ereignisse (Bioturbation, Fluten und Baggerarbeiten) re-mobilisiert werden und negative Auswirkungen auf die Umwelt entfalten. Die für die Fragestellung dieser Studie relevanten Schadstoffe sind jene, die eine dioxinähnliche Struktur aufweisen und dadurch eine Bindung mit dem Arylhydrocarbon-Rezeptor (AhR) eingehen können. Zu den klassischen AhR Liganden zählen polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), polychlorinierte Biphenyle (PCB) und polychlorinierte Dibenzo-p-Dioxine und Dibenzofurane (PCDD/F). Ihre Bindung an den AhR bedingt ihre Toxizität, welche Störungen im Immun-, Hormon und Reproduktionssystem umfasst, jedoch resultiert diese Bindung auch in der Synthese vieler Enzyme, welche sowohl in vivo als auch in vitro als Endpunkte genutzt werden können. Das Verbundprojekt zwischen dem Institut für Umweltforschung der RWTH Aachen und der Abteilung G3 der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BFG) hat zum Ziel, ein schnelles, preiswertes und verifiziertes Werkzeug zur integrativen Bewertung dioxinähnlich wirksamer Substanzen in Sediment und Biota zu etablieren, welches eine Alternative zur chemischen Analytik darstellt und u.a. im Sedimentmanagement Einsatz finden soll. Die Methodik ermöglicht zudem, kontaminierte Flussbereiche zu priorisieren und trägt somit zu einer deutlichen Vereinfachung im Sedimentmanagement bei. Folglich profitieren vor allem Umweltbehörden von dem Projektvorhaben. Der Großteil der praktischen Arbeiten findet in einer eigens dafür angefertigten Expositionsanlage statt, in der die Ursache-Wirkungs-Kette dioxinähnlicher Schadstoffe mittels auf Sedimenten zweier deutscher Flüsse (Elbe und Rhein) exponierter Rotaugen (Rutilus rutilus) untersucht werden soll. Der Fokus richtet sich dabei auf die Bioverfügbarkeit der dioxinähnlich wirkenden Substanzen, aber auch auf Expositionspfade (Boden, Wasser, Partikel, Nahrung) und Elimination. Die Untersuchung der Rotaugen erfolgt in vivo und wird durch die in vitro Analyse von aus der Expositionsanlage stammender Sediment- und Fischextrakte ergänzt. Diese Untersuchungen erfolgen mittels dreier Biotests (EROD, H4IIE-luc und Micro EROD) unterschiedlicher Endpunkte und können mit Ergebnissen aus der chemischen Analyse der Extrakte verglichen werden. Zusätzliche bioanalytische Untersuchungen fraktionierter Extrakte sollen Aufschluss über die anteilige Wirkung einzelner Substanzklassen am Gesamteffekt geben und die Frage klären, ob eine differenzierte Bewertung von Sedimenten unterschiedlicher Anteile an moderaten oder hochpersistenten Schadstoffe stattfinden muss. (Text gekürzt)
Die Nanotechnologie wird als die Technologie der Zukunft bezeichnet, da durch den Einsatz nanoskaliger Komponenten neue Funktionalitäten entstehen können, die wiederum zu neuen oder verbesserten Produkteigenschaften führen. Allerdings ist noch wenig über kurz- oder langfristige Risiken für die Umwelt bekannt. Neben direkten toxischen Eigenschaften können Nanomaterialien zum Beispiel durch ihre spezifische Form, Oberfläche oder Ladung unerwünschte Wechselwirkungen mit Schadstoffen eingehen, was zu einer erhöhten Verfügbarkeit dieser Stoffe für die belebte Umwelt führen könnte. Dies ist bisher noch wenig untersucht worden. Auch über Langzeitwirkungen der Nanomaterialien auf Organismen gibt es bisher wenig Erkenntnisse. In Abhängigkeit der Erkenntnisse internationaler Programme zur Gefährdung der Umwelt durch Nanomaterialien (u.a. OECD Sponsorship Programm) sollen in diesem Vorhaben weiterführende Fragestellungen bearbeitet werden. Dies betrifft zum Einen Umweltaspekte, für die sich ein besonders hohes Risikopotential durch Nanomaterialien herausgestellt hat, zum Anderen Umweltaspekte, die hinsichtlich der Gefährdung durch Nanomaterialien bisher unzureichend betrachtet wurden. Zu diesen Aspekten zählen u.a.: Kombinationswirkungen mit im Kompartiment vorhandenen Schadstoffen (additive oder unabhängige Wirkung), toxische Wirkungen auf embryonale Entwicklungsstadien oder Langzeitexpositionen und deren Konsequenzen.
Problemstellung und Ziel: In vielen Bereichen der Deutschen Küste führt eine zunehmende Verschlickung von Häfen, Hafenzufahrten und Teilabschnitten der Ästuare zu hohen Unterhaltungskosten. Besonders in strömungsberuhigten Zonen akkumuliert der Schlick und konsolidiert letztendlich. Diese konsolidierten Schlickschichten sind nur mit hohem Aufwand zu mobilisieren oder abzutragen. Fragestellungen des Suspensionstransports werden mit hydrodynamischen numerischen Modellverfahren untersucht. Die derzeitig etablierten und erprobten Modellverfahren sind jedoch kaum in der Lage die Dynamik von Flüssigschlick (fluid mud, hochkonzentrierte Schlicksuspension) zu simulieren. Dies begründet sich in den besonderen rheologischen Eigenschaften von Flüssigschlick. Das Fließverhalten von Flüssigschlick entspricht nicht einem Newtonschen Fluid, wie Klarwasser. Jedoch basieren die hydrodynamischen numerischen Modelle in der Regel auf diesem Ansatz. In diesem Forschungsprojekt soll daher ein bestehendes und bewährtes hydrodynamisches Modellverfahren für die Simulation von Flüssigschlick erweitert werden. Bedeutung für die WSV: Mit Hilfe des Verfahrens MudSim sollen zukünftig erforderliche Maßnahmen auch in ihrer Wirkung auf Schlicktransport und Schlickakkumulation untersucht werden können, um Bau- und Unterhaltungsmaßnahmen im Hinblick auf die Minimierung dieser Prozesse ausrichten zu können. Zudem sollen hiermit bestehende und zukünftige Managementstrategien zur Umlagerung und Unterbringung hoch konzentrierter Schlicksuspensionen und konsolidierter Schlicke verbessert werden. Untersuchungsmethoden: Grundlegend für die Entwicklung neuer Methoden zur numerischen Simulation von Flüssigschlick sind die Erforschung rheologischer Eigenschaften und die Bestimmung der charakterisierenden Parameter zur Beschreibung von Flüssigschlick. Einer der wichtigsten charakterisierenden Parameter für das Verhalten von Flüssigschlick ist der Feststoffgehalt, bzw. die dazu proportionale Dichte. Dieser Parameter wird für die numerische Modellierung genutzt, indem der Wasserkörper und die Schlicksuspension in Schichten gleicher Dichte unter Annahme einer stabilen Schichtung unterteilt werden. Diese Schichten gleicher Dichte, Isopyknen, bilden die vertikale Diskretisierung im Modell. Jeder Isopykne wird ein bestimmtes rheologisches Verhalten (Newtonsches, nicht-Newtonsches Fluid) zugeordnet. Der konzeptionelle isopyknische Modellansatz ist besonders für die Modellierung stark geschichteter Strömungen geeignet. Das isopyknische Modell ist um die entscheidenden Transportprozesse wie Deposition, Konsolidierung, Entrainment und Fluidisierung sowie um rheologische Ansätze für Schlicksuspensionen zu erweitern. Die Rheologie von Flüssigschlick wird über den Spannungstensor im Modell realisiert. Durch rheometrische Laboruntersuchurigen werden Zusammenhänge von Schubspannung und Scherrate sowie Viskosität und Scherrate in Abhängigkeit von der Suspensionskonzentration ermittelt. usw.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 23 |
| Land | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 21 |
| Text | 1 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 3 |
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| Language | Count |
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| Resource type | Count |
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| Topic | Count |
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| Boden | 17 |
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| Luft | 14 |
| Mensch & Umwelt | 24 |
| Wasser | 17 |
| Weitere | 23 |