Dass weltweit ca. ein Drittel des Ertrages an pflanzlichen Nahrungsmitteln durch Pilzbefall verloren geht, ist wohlbekannt. Der vermehrte Einsatz von Fungiciden kann hier zweifelsohne rasche Abhilfe schaffen. Es ist ihm aber selbst bei Verwendung der modernsten Produkte wegen der immer noch ungenuegenden Selektivitaet und Abbaubarkeit (die meisten dieser Pesticide sind ja von abiotischer Struktur) eine Stoerung des biologischen Gleichgewichtes im Applikationsgebiet inhaerent. Verwendung von nur fuer pilzliche Organismen toxischen Naturstoffen wuerde diese Gefahr erheblich reduzieren. Im Rahmen des hier durchgefuehrten Forschungsprojektes wurden Stoffwechselwege (Synthese von Chitin, Mannit und andern pilzlichen Kohlenhydraten) aufgezeigt, welche fuer die Zielorganismen charakteristisch und entwicklungsphysiologisch relevant sind - und somit auch hervorragende Angriffspunkte fuer nur auf Organismen dieses Typs wirkende Substanzen darstellen. Die im Laufe der Ausfuehrung dieses Projektes gewonnenen Erkenntnisse sind auch fuer die Entwicklung selektiv wirkender Antimykotika von Relevanz.
Sichere Lebensmittel, Schutz vor ansteckenden Krankheiten und gesunde Tierbestände: Das sind die Aufgaben und Ziele der rund 500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Landesuntersuchungsamtes Rheinland-Pfalz (LUA). Gegründet wurde die Fachbehörde vor 25 Jahren. Ein guter Grund für einen Blick hinter die Kulissen. „Die Arbeit des LUA bleibt oft unsichtbar – aber sie ist immer wichtig“, sagte die rheinland-pfälzische Umweltministerin Katrin Eder bei einem Fachsymposium in Koblenz zum 25. Geburtstag der Behörde. „Ob krankmachende Bakterien in Lebensmitteln, Atemwegserkrankungen bei Menschen oder – wie gerade aktuell zu beobachten – die Geflügelpest bei Wildvögeln: Das LUA ist immer am besten schon dann zur Stelle, bevor es für Menschen und Tiere gefährlich wird.“ Dafür untersuchen Lebensmittelchemiker und spezialisierte Tierärzte gemeinsam mit ihren Laborteams alle Lebensmittel quer durch den Warenkorb. Dr. Markus Böhl, der Präsident des LUA erklärte: „Egal ob Wurst, Fleisch, Käse, Gemüse oder Wein: Wir überprüfen, ob unser Essen und Trinken frei von Schadstoffen und Krankheitserregern ist. Das Gleiche gilt für Arzneimittel, Kosmetik, Kleidung oder Spielzeug“. Insgesamt landen in den Laboren des LUA jährlich knapp 20.000 Lebensmittelproben. Und es geschieht hinter den Kulissen noch viel mehr: Die Humanmediziner und Biologen des LUA finden gemeinsam mit ihren Laborteams heraus, welche Viren und Bakterien die Menschen krankgemacht haben. Weil darin gesundheitsschädliche Bakterien sein können, nehmen sie auch Trinkwasser und Badewasser sehr genau unter die Lupe. Insgesamt untersucht die Abteilung Humanmedizin pro Jahr mehr als 120.000 Proben. Unterdessen sammeln und interpretieren die Epidemiologen kontinuierlich Daten über die Verbreitung von Infektionskrankheiten in Rheinland-Pfalz - zum Beispiel Corona, Tuberkulose oder Grippe. LUA-Präsident Dr. Markus Böhl: „Wir haben aber nicht nur die Gesundheit von Menschen im Blick, sondern auch die Gesundheit von Tieren. Unsere Tierärzte weisen mit ihren Laborteams Krankheitserreger nach, zum Beispiel die Afrikanische Schweinepest, die Geflügelpest oder die Blauzungenkrankheit.“ Pro Jahr werden im LUA über 200.000 Proben von Tieren untersucht. Und die Experten helfen dabei, dass sich die Erreger von Tierseuchen nicht weiter ausbreiten. Die Teams an den fünf LUA-Standorten in Koblenz, Landau, Mainz, Speyer und Trier arbeiten an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Alltag - unabhängig und gerüstet mit viel Fachwissen. „Das ist spannend und sinnstiftend,“ sagt Dr. Markus Böhl, „denn wir tragen dazu bei, dass das Vertrauen der Rheinland-Pfälzer in Lebensmittel, Gesundheit und Verbraucherschutz bleibt.“ Rückblick In vielen Krisen hat sich das LUA in den vergangenen Jahren fachlich bestens bewährt. Zu Beginn der Corona-Pandemie war die Fachbehörde das erste Labor in Rheinland-Pfalz, das Corona-Infektionen sicher beim Menschen nachweisen konnte. Die Humanmediziner des LUA gehörten danach über viele Monate zu den Beraterinnen und Beratern der Landesregierung. Im Juni 2024 wurde in Rheinland-Pfalz erstmals bei einem Wildschwein die Afrikanische Schweinepest (ASP) nachgewiesen. Wenige Wochen später tauchte das Virus auch in einer Hausschweinehaltung auf - für Tierhalter eine Katastrophe. Seither läuft der Seuchenschutz bis heute auf Hochtouren – auch im LUA. Lebensmittelkrisen, die das LUA extrem auf Trab halten, sind zum Glück selten geworden, aber es hat sie gegeben: 2004 waren von den knapp 3.900 im LUA untersuchten Proben tierischer Erzeugnisse 9,5 Prozent verdorben – der Gammelfleisch-Skandal. 2006 warnte das LUA vor gesundheitsschädlichem Weihnachtsgebäck mit Cumarin. 2013 entlarvte das LUA unter anderem die falsch deklarierte „Pferdelasagne“, 2020 ergaben die Untersuchungen des LUA, dass die Eier eines rheinland-pfälzischen Legehennenbetriebs mit gesundheitsschädlichen Dioxinen belastet waren. Rheinland-Pfalz ist das größte Weinbau treibende Bundesland, weshalb die Weinüberwachung hier eine besondere Bedeutung für die Reputation des guten Tropfens hat. Dem LUA gelangen in den vergangenen 25 Jahren viele historische Nachweise verbotener Praktiken: Illegale Aromatisierungen, das illegale Antipilzmittel Natamycin, illegale Zuckerungen, illegale Wässerungen oder „falscher“ Eiswein.
In Übereinstimmung mit der nationalen Bioökonomie-Strategie soll dieses Projekt biobasierte Produkte bereit stellen, die dazu beitragen, landwirtschaftliche Prozesse umweltfreundlicher und ressourcenschonender zu gestalten. Ziel ist ein besseres Verständnis der auf der genetischen und metabolischen Ebene ablaufenden Mechanismen und Prozesse bei der Produktion von Sekundärmetaboliten in Medizinal- und Aromapflanzen und die Nutzbarmachung dieses Wissens zur Verbesserung einzelner landwirtschaftlicher Prozesse. Wir beabsichtigen: 1.) Metabolom-forschungsansätze anzupassen und anzuwenden um damit Sekundärmetabolite zu identifizieren, mit denen dann aktiv der Schädlingsbefall landwirtschaftlicher Kulturen bekämpft werden kann; 2.) die Diversität und Quantität biologisch und pharmakologisch aktiver Substanzen genetischen Pflanzenmaterials aus extremen Habitaten zu charakterisieren; 3.) die Produktion dieser Metabolite durch Anzucht bei extremen Umweltbedingungen während der Kultivierung zu erhöhen. Die wirksamen Pflanzenextrakte und -verbindungen sollen als biobasierte Pflanzenschutzprodukte verwendet werden. Als Projektergebnis soll die Kooperation der verschiedenen Partner eine Auswahl neuer 'hocheffizienter' Pflanzen bereitstellen, die durch optimale Qualität und starke Resistenz, besonders im Hinblick auf den Klimawandel gekennzeichnet sind. Wir untersuchen den Einfluss des genetischen Hintergrunds und der Kultivierungsbedingungen ausgewählter Pflanzenarten und -kultivare aus dem Iran im Hinblick auf optimale Qualität, Resistenz und Stresstoleranz; wenden analytische 'Screening'-Methoden (e.g., LC-MS, GC-MS, Schwingungsspektroskopie-Techniken) an um objektive Daten aus dem individuellen Metaboliten-Profil zu erlangen; führen in-vitro und in-vivo Bioassays zur antifungalen und -bakteriellen Wirkung ausgewählter Extrakte und Substanzen durch; und korrelieren Metabolom-Daten mit den Bioassay-Daten. Die Förderung des Vorhabens erfolgt aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages. Die Projektträgerschaft erfolgt über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) im Rahmen des Programms zur Innovationsförderung.
Human-Biomonitoring liefert wissenschaftlich fundierte Daten darüber, ob Verbote oder Beschränkungen bedenklicher Stoffe erforderlich sind und ob ergriffene Minderungsmaßnahmen tatsächlich zu einem Rückgang der Belastung der Bevölkerung mit bedenklichen Stoffen geführt haben. Welche Stoffe vorrangig gemessen und bewertet werden sollen, weil die Bevölkerung möglicherweise vermehrt exponiert ist oder weil eine besondere Gesundheitsrelevanz besteht, wird durch einen Expertenkreis aus Mitarbeiten des BfR, der BAuA und des UBA festgestellt. Im Rahmen einer seit 2010 bestehenden Kooperation zwischen BMUB und dem Verband der Chemischen Industrie (VCI) wurde darüber hinaus vereinbart, dass in einem Zeitraum von 10 Jahren für bis zu fünfzig gemeinsam ausgewählte Stoffe oder Stoffgruppen geeignete selektive und sensitive Nachweismethoden in humanen Körperflüssigkeiten entwickelt und im Anschluss in entsprechenden Untersuchungen zur Anwendung gebracht werden. Um den Nachweis eines bestimmten Stoffes im Urin oder Blut dann aber auch toxikologisch einordnen zu können, ist die Festlegung von toxikologisch begründeten Beurteilungswerten erforderlich. Die HBM-Kommission leitet diese Beurteilungswerte auf der Grundlage von geeigneten Stoffdossiers ab. Im Rahmen des hier zu vergebenden Forschungsvorhabens sollen Stoffdossiers für Tris (2-ethylhexyl) trimellitat (TOTM); Octisalat (Ethylhexylsalicylat, EHS); Climbazol und 7-Hydroxycitronellal erstellt und Vorschläge für toxikologisch begründete Beurteilungswerte einer inneren Belastung mit dem jeweiligen Stoff gemacht werden.
Marine und terrestrische Mikroorganismen sind eine bedeutende Quelle für neue Wirkstoffe (antiinfektive, zelltoxische und antivirale Substanzen). Die Probenahme in unerforschten Gebieten und ökologischen Nischen erhöht die Chance auf das Auffinden neuartiger Strukturen mit neuartigen Wirkmechanismen. Diese haben große Aussichten auf die spätere Verwendung in der Klinik, da sie auf noch ungenutzte Angriffspunkte zielen. Im geplanten Projekt sollen in Zusammenarbeit mit der University of the South Pacific (USP) auf den Fidschi-Inseln Probeentnahmen aus marinen und terrestrischen Quellen erfolgen. Aus diesen sollen im Laufe des Projekts Bakterienstämme (Aktinomyceten und Myxobakterien) isoliert werden. Jeder der isolierten Stämme soll einem chemischen und biologischen Screening unterzogen werden, das eine Testung auf biologische Aktivität (antibakteriell, antimykotisch und zelltoxisch), eine Metabolitenidentifizierung sowie einen Abgleich der isolierten Metabolite mit Naturstoff-Datenbanken beinhaltet. Die Aktinomyceten- bzw. Myxobakterien-Stämme, die entweder bioaktivitätsbedingte außergewöhnliche Eigenschaften aufweisen oder es Hinweise auf die Produktion von strukturell neuartigen Metaboliten gibt, sollen im größeren Maßstab kultiviert werden um entsprechende Substanzen zu isolieren und strukturell mittels einer Kombination aus NMR-Spektroskopie und Massenspektrometrie aufzuklären. Durch die Entnahme der Proben aus dem bislang nicht ausreichend erforschten marinen Ökosystem (und angeschlossenen terrestrischem) ist die Wahrscheinlichkeit der Isolierung neuer Pools mikrobieller Biodiversität, und damit auch neuartiger chemischer Gerüste bzw. Grundstrukturen sehr hoch.
The natural durability of pine, spruce, beech and birch is low to medium. To use these species outdoors, a modification of the wood needs to be applied. Up to now, copper, chromium, and arsenic (CCA), and other copper-containing agents have been used for impregnation of wood. These preservatives have a good antifungal effect, but are under environmental discussion. This PhD study focuses on applying chitosan (a derivate from shellfish shell, squid pens ++) as an antifungal agent in pine (Pinus sylvestris), spruce (Picea abies), beech (Fagus sylvatica) and birch (Betula verrucosa/pubescens). Chitosan is an environmentally friendly natural polymer that is nowadays used for different purposes (weight reducing agent, waste water purification, absorbent for heavy metal removal and in medicine. The parameters that will be investigated in this PhD study are: 1. The ability of penetration of chitosan with different chain lengths and different degrees of acetylation in wood. 2. The fixation-process of chitosan to wood, which cross linking agents between chitosan and wood, should be used to prevent leaching. 3. Measuring of the changes in the physical/mechanical properties of wood after impregnation with chitosan. 4. The fire retardant ability. 5. To refine the use of chitosan treated wood in combination with other procedures.
In den Eiern von Blattkäfern des Taxons Galerucini sind Anthrachinone und Anthrone enthalten. Diese für Insekten ungewöhnlichen Polyketide bieten Schutz vor Prädatoren und sind antimikrobiell aktiv. Da Wirtspflanzen der Galerucini keine Anthrachinone und Anthrone enthalten, müssen diese Substanzen in den Käfern produziert werden. Unser Ziel ist es, Fragen zur Biogenese der Anthrachinone in den Galerucini zu klären. Die Eier von Galeruca tanaceti werden als Versuchsobjekt genutzt. Es sollte zunächst geprüft werden, ob endosymbiontische Mikroorganismen die Anthrachinone produzieren. Falls Mikroorganismen an der Anthrachinonbiogenese beteiligt sind, müssten sie vertikal von einer Generation zur nächsten mit den Eiern transferiert werden. Bisher konnten wir aber weder symbiontische Bakterien noch Pilze nachweisen, die mit den Eiern assoziiert sind und für die Anthrachinonbiogenese verantwortlich sein könnten. Die Präsenz von Wolbachien in den anthrachinonhaltigen Eiern von G. tanaceti wurde bestätigt. Aber auch in anthrachinonfreien Eiern nahe verwandter Arten von G. tanaceti wurden Wolbachien detektiert, so dass diese Bakterien für die Synthese der Anthrachinone auszuschließen sind. Eine Behandlung adulter G. tanaceti mit einem Antibiotikum bzw. Antimykotikum hatte keinen Einfluss auf die Präsenz von Anthrachinonen in den Eiern. Die bisherigen Befunde legen nahe, dass die Anthrachinone von käfereigenen Enzymen produziert werden. Daher soll im weiteren Verlauf des Projektes geprüft werden, ob Gene für Enzyme nachweisbar sind, die für die Anthrachinonbiogenese charakteristisch sind. Hierbei soll vor allem auf Polyketidsynthasen fokussiert werden. Weiterhin soll auch geprüft werden, ob eine Anthronosygenase, deren Gen kürzlich für Streptomyces galilaeus sequenziert wurde, in G. tanaceti detektierbar ist.
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