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Sortenabhaengiges Vorkommen von natuerlichen, unerwuenschten Inhaltsstoffen in Gemuese (Nitrat) und Kartoffeln (Alkaloide)

a) Nitrat ist wegen seiner Umsetzung durch Mikroorganismen zu Nitrit in Lebensmitteln unerwuenscht. In Spinat, roten Rueben und anderen Wurzelgemuesen wird abhaengig von der Sorte und den Anbaubedingungen gelegentlich viel Nitrat angereichert. Es ist Ziel der Untersuchung, 'nitratarme' Sorten aus dem vorhandenen Sortiment auszusuchen. Bei Solanin- und Chaconin-Alkaloiden in Kartoffeln liegen die Verhaeltnisse vergleichbar. b) + c) In Zusammenarbeit mit dem Bundessortenamt werden in mehrjaehrigen Anbauversuchen 'verbraucherfreundliche' Sorten ermittelt.

Sortenabhaengige Vorkommen von Nitrat in verschiedenen Gemuesearten und Solanin in Kartoffeln

Nitrat ist Wegen seiner Umsetzung durch Mikroorganismen zu Nitrit in Lebensmitteln unerwuenscht. In Spinat, roten Rueben und anderen Wurzelgemuesen wird Abhaengig von der Sorte und den Anbaubedingungen gelegentlich viel Nitrat angereichert. Es ist Ziel der Untersuchung, 'Nitratarme' Sorten aus dem vorhandenen Sortiment auszusuchen. Bei Solanin- und Chaconin-Alkaloiden in Kartoffeln liegen die Verhaeltnisse vergleichbar.

Drogenstoffwechsel am Beispiel des Alkaloids Colchicin

Stoffwechseluntersuchungen am lebenden Tier und in vitro sowie Modelluntersuchungen haben zur (erstmaligen) Entdeckung, Isolierung und Strukturaufklaerung der Metaboliten von Colchicin gefuehrt. Die Untersuchung der Wirkungsweise der Metaboliten steht derzeit im Vordergrund der biochemischen Experimente. Der Umweltbezug ergibt sich aus der Uebertragbarkeit der Untersuchungsmethodik auf den groessten Teil der Umwelt-relevanten Schadstoffe.

Pyrrolizidinalkaloide (PA) in Lebens- und Futtermitteln - Entwicklung von Analysenmethoden sowie Statuserhebung mit Expositions- und Risikoabschätzung

Entwicklung einer validen Methode zur qualitativen und quantitativen Bestimmung toxikologisch relevanter Pyrrolizidinalkaloide (PA).

TI-Bioraffinerien: C4-Bioraffinerie: Fermentative Gewinnung von Bio-Butanol unter Verwertung von Neben-, Rest- und Abfallstoffen der Mühlenindustrie für die Weiterverarbeitung zu bio-basierten Schmierstoffkomponenten, Teilvorhaben C

Grundlagen für die Züchtung auf verringerte Anfälligkeit gegen Mutterkorn bei Roggen und Triticale im Ökologischen Pflanzenbau

Der Mutterkornpilz (Claviceps purpurea) ist ein gefährlicher Ährenparasit von kleinkörnigem Getreide und vielen Wildgräsern. Bei einem Befall zur Blüte bilden sich anstelle von Körnern dunkle Überdauerungsorgane (Sklerotien), die eine Vielzahl von Alkaloide enthalten, die für Mensch und Tier schädlich sind. Vom Gesetzgeber ist deshalb im Erntegut ein sehr niedriger Grenzwert von weniger als 5 Sklerotien oder -bruchstücke pro 10.000 Korn (ca. 300 g) festgelegt. Auch im Ökologischen Pflanzenbau ist Mutterkornbefall ein Problem, da der Befall durch dort verbreitete pflanzenbauliche Maßnahmen, wie Schonung von Wildgräsern, reduzierte Bestandesdichte, später Saattermin, gefördert werden kann und entstehende Sklerotien von selbstvermarktenden Landwirten oder kleineren Genossenschaften nicht vollständig aus dem Erntegut entfernt werden können. Bei Landwirten, die auf Roggen und Triticale als betriebseigenes Kraftfutter angewiesen sind, führt die Toxizität der Sklerotien zu verringerter Futteraufnahme und schlechterer Gesundheit der Tiere. Der Befall mit Mutterkorn wird durch eine maximale Pollenschüttung der Sorte und eine erhöhte genetische Resistenz vermindert, wobei es morphologische (Spelzenschluss, Blühverhalten) und noch unbekannte physiologische Resistenzmechanismen gibt. Im vorliegenden Projekt sollen weit verbreitete Populationsroggen- und Triticalesorten auf ihre Anfälligkeit bei künstlicher Inokulation unter den Bedingungen des ökologischen Landbaus geprüft, (2) Genetische Ressourcen (z.B. Land- und Hofsorten, alte und ausländische Sorten) auf Resistenzträger gescreent, (3) ein großes Sortiment von züchterisch bearbeiteten Populationsroggenformen (Vollgeschwisterfamilien) und Triticalelinien auf Resistenz untersucht und (4) als Ausgangsbasis der weiteren Züchtung die besten Genoty.

Maßnahmen zur Förderung und Steigerung des Anbaus von Arznei- und Gewürzpflanzen in Deutschland, Teilvorhaben 1: Stressinduzierte Steigerung der Produktqualität von Arznei- und Gewürzpflanzen

Das Projekt ist Teil des Verbundprojektes Stressinduzierte Steigerung der Produktqualität von Arznei- und Gewürzpflanzen und deren Einsatz als Leistungsförderer in der Nutztierhaltung, das die wissenschaftlichen Grundlagen für eine nachhaltige Steigerung des Arznei- und Gewürzpflanzenanbaus in Deutschland liefern soll. In diesem Teilprojekt werden die grundsätzlichen Möglichkeiten zur Steigerung der Wirkstoffgehalte ausgewählter Arznei- und Gewürzpflanzen untersucht und anschließend im Feldanbau getestet; vorgesehen sind Thymian und Salbei (Terpene), Johanniskraut und Mädesüß (Phenole), Tollkirsche und Schöllkraut (Alkaloide), Lein (cyanogene Glycoside), Mehrrettich und Kapuzinerkresse (Glucosinolate). Ziel ist es, die Qualität der in Deutschland angebauten Arznei- und Gewürzpflanzen durch die bewusste Anwendung von Trockenstress zu verbessern und damit deren Anbau und Vermarktung in Deutschland deutlich zu steigern. Zunächst werden die Versuchspflanzen im Gewächshaus unter definierten Bedingungen kultiviert. Die qualitätsrelevanten Naturstoffe werden mittels HPLC, HPAEC und GLC analysiert. Im Folgejahr werden entsprechende Feld- und Freilandversuche unter Einsatz gezielter pflanzenbaulicher Maßnahmen durchgeführt, und das Sekundärstoff-Spektrum der Pflanzen analysiert. Dieses Material ist gleichzeitig das Ausgangsmaterial für die Fütterungsversuche des zweiten Teilprojektes zum Einsatz der Arznei- und Gewürzpflanzen als Leistungsförderer in der Nutztierhaltung.

Reduzierung der Alkaloidbildung durch Claviceps purpurea anhand der Verbesserung der Restauration der maennlichen Fertilitaet in Roggenhybriden

Der Befall des Mutterkornpilzes Claviceps purpurea fuehrt zu einer Kontamination des Erntegutes mit toxischen Alkaloiden. Das Infektionsrisiko wird durch mangelnde Verfuegbarkeit an fertilem Pollen, und besonders unter unguenstigen Witterungsbedingungen waehrend der Bluete, stark erhoeht und kann zu erheblichen Ertrags- und Qualitaetseinbussen im Konsumanbau fuehren. In der Roggenzuechtung wird die cytoplasmatisch-genische maennliche Sterilitaet (CMS) zur Erzeugung von Hybridsorten genutzt. Um die Pollenfertilitaet der Hybriden im Anbau wiederherzustellen, sind kerngenetisch gesteuerte Restorerfaktoren erforderlich. Die zuechterische Verbesserung bzw. die Nutzbarmachung neuer, effektiver Restorergene ist fuer die Entwicklung leistungsfaehiger Hybridsorten dringend erforderlich. Solche Gene wurden in den letzten Jahren in vorderasiatischen und suedamerikanischen Roggenpopulationen gefunden. Um damit einen raschen Zuchtfortschritt zu erzielen, sind effiziente Selektionsstrategien noetig. Die Entwicklung eng gekoppelter molekularer Marker und deren Einsatz in der Selektion bieten sich hierfuer an. Im geplanten Vorhaben sollen verschiedene molekulare Markertechniken eingesetzt werden, um so groesstmoegliche Erfolgschancen zu gewaehrleisten. Die einzelnen Arbeitsziele gliedern sich wie folgt: 1) Die Anzahl und Bedeutung beteiligter Genloci an der Restauration der Pollenfertilitaet soll in zwei spaltenden F2-Populationen mit suedamerikanischen und iranischen Restorerquellen geschaetzt und kartiert werden. 2) Zur weiteren Erhoehung der Markerdichte sollen RAPD (Random-Amplified-Polymorphic-DNA) und AFLP (Amplified-Fragment-Length-Polymorphism)-Marker eingesetzt werden. 3) Eng gekoppelte RFLP-, RPAD- und/oder AFLP-Marker sollen fuer den Einsatz in der markergestuetzten Selektion in spezifische, auf der Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) beruhende Nachweisverfahren (Sequence-Tagged-Site-Marker, STS) umgewandelt werden. 4) Mit Hilfe der STS-Marker soll zudem der Erfolg laufender konventioneller Rueckkreuzungsprogramme zur Einlagerung obiger Restorerquellen in aktuelles Zuchtmaterial ueberprueft werden.

Erfassung der standortabhängigen und kulturpflanzenspezifischen Beikrautflora in Arzneipflanzenbeständen unter besonderer Berücksichtigung Pyrrolizidinalkaloid-haltiger Unkräuter, Teilvorhaben 2: Untersuchungen zum Übergang von Pyrrolizidinalkaloiden aus PA-haltigen Unkräutern in Nutzpflanzen

Pyrrolizidinalkaloid- und Nikotin-Kontaminationen pflanzlicher Rohstoffe, wie Arznei-, Gewürz- und Teepflanzen, stellen ein Problem für die Lebensmittelsicherheit dar. Untersuchungen zu den Ursachen der Nikotin-Kontaminationen zeigten, dass das Alkaloid aus verrottendem Pflanzenmaterial (Tabak) von den Wurzeln aufgenommen und in den Blättern, z. B. von Pfefferminze, akkumuliert wird. Da sich Pyrrolizidinalkaloide grundsätzlich ähnlich wie Nikotin verhalten sollten, ist davon auszugehen, dass auch für die erhöhten PA-Gehalte von Nutzpflanzen als potentieller Kontaminationspfad ein Übergang der PAs aus PA-haltigen Begleitkräutern in die Nutzpflanzen in Betracht gezogen werden kann. Dabei könnten PAs aus dem Boden aufgenommen werden, die entweder von den Wurzeln der Begleitkräuter aktiv ausgeschieden wurden, oder die aus verrottenden Pflanzen ausgewaschen wurden. In diesem Forschungsvorhaben soll untersucht werden, ob und inwieweit PAs aus PA-haltigen Begleitkräutern in Nutzpflanzen übergehen; und die Kontaminationswege sollen aufgeklärt werden (siehe Antrag Dr. Plescher). 1. Analyse der Aufnahme ausgewählter PAs zur Erfassung der grundsätzlichen Zusammenhänge von PA-Konzentration im Boden und Aufnahme in die Pflanzen. In diesem Arbeitspaket soll untersucht werden, in welchem Umfang PAs aus dem Boden in ausgewählte Versuchspflanzen (Kamille, Pfefferminze, Anis und Fenchel) aufgenommen werden. 2. Untersuchungen zur Verteilung der PAs in den Pflanzen: Eine besondere Aufmerksamkeit kommt der Verlagerung und Akkumulation der aufgenommenen PAs in den Versuchspflanzen zu. In diesem Zusammenhang ist die Differenzierung der Transport-Wege Xylem und Phloem von besonderem Interesse. 3. Klärung des Freisetzungsweges: durch Co-Kultur von Tee- und Gewürzpflanzen mit PA-haltigen Begleitkräutern in Topf- und Feldversuchen soll geklärt werden, ob die PAs über Wurzel-Exsudate freigesetzt werden oder aus verrottenden Pflanzen stammen (FKZ: 22007914).

Erfassung der standortabhängigen und kulturpflanzenspezifischen Beikrautflora in Arzneipflanzenbeständen unter besonderer Berücksichtigung Pyrrolizidinalkaloid-haltiger Unkräuter, Teilvorhaben 1: Erfassung der Unkrautflora und Erstellung einer PA-Unkrautdatenbank

Im Jahr 2013 vom Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) veröffentlichte Ergebnisse der Untersuchungen handelsüblicher Teemuster weisen auf unerwartet hohe Gehalte an sehr giftigen Pyrrolizidinalkaloiden (PAs) in Arznei- und Kräutertees hin. Das BfR sieht es als erforderlich an, die PA-Kontaminationen im Sinne des Verbraucherschutzes weitestgehend zu senken. Die hohen PA-Kontaminationen in pflanzlichen Rohstoffen für die Phytopharma-, Kosmetik- und Teeindustrie werden auf die Mitbeerntung einiger PA-haltiger Unkräuter zurückgeführt. Es liegen zur spezifischen Beikrautflora von Arznei- und Gewürzpflanzen keine belastbaren Erhebungen vor. Gesamtziel des Vorhabens ist die Erfassung der Arzneipflanzen begleitenden Beikrautflora bei 6 Arzneipflanzenarten sowohl im konventionellen wie auch im ökologischen Anbau, die Identifizierung der PA-bildenden Unkräuter, Bestimmung deren PA-Gehalte u. PA-Profile sowie die Erstellung einer Unkrautdatenbank. Diese Unkrautdatenbank gibt Auskunft über die spezifisch oder allgemein auftretenden Unkräuter, die bei den manuellen, mechanischen oder chemischen Unkrautbekämpfungsmaßnahmen der jeweiligen Anbauverfahren nicht erkannt oder nicht ausreichend erfasst werden. Das Vorhaben leistet einen Beitrag zur Erarbeitung von PA-Minimierstrategien bei Pflanzen mit besonderen Inhaltsstoffen u. zur Sicherung von deren Anbaufähigkeit bei Gewährleistung der regulatorischen Festlegungen zum Verbraucherschutz. Das Vorhaben wird in mehrere Arbeitspakete (AP) gegliedert, wobei nachfolgend die APs des Teilvorhabens 1 'Erfassung der Unkrautflora und Erstellung einer PA-Unkrautdatenbank' aufgeführt sind: AP I Projektmanagement AP II Information / Recherche AP III Methodik / Verfahrensweise AP VI Erfassung der Unkrautflora konventionell AP VIII PA-Unkrautdatenbank: Entwicklung der Software / Auffüllung mit vorhandenen Daten AP IX Analytik: Gesamt-PA-Gehalte und PA-Profile AP X Beschreibung PA-Unkräuter AP XI Auswertung / Publikation

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