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.
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.
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.
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.
Stoffe mit vermuteter oder belegter endokriner Wirkung sind derzeit ein viel beachtetes Thema. Im Vergleich zu Vorkommen und Verhalten von natürlichen und künstlichen Östrogenen in der Umwelt, ist verhältnismässig wenig über Verbindungen bekannt, die in den Steroidstoffwechsel eingreifen und damit den Hormonhaushalt beeinflussen. Zu diesen Verbindungen zählen bsp. gewisse Azole. Azol-Verbindungen (Triazole und Imidazole) haben ein breites Anwendungsspektrum als Fungizide in der Landwirtschaft, als Antimykotika gegen Pilzerkrankungen bei Mensch und Nutztieren und als nicht-stereoidale Antiöstrogene in der Behandlung von Brustkrebs. Sie beeinflussen die Steroid-Biosynthese. Hierdurch werden wichtige, die Biosynthese von Steroid-Sexualhormonen betreffende, Reaktionen gehemmt. Dies kann zu einer Störung der Balance zwischen Androgenen und Östrogenen und somit zur Störung in der Entwicklung und Funktion des reproduktiven Systems und Ausbildung des sexuellen Phenotyps führen. Während bei Azolen im Vergleich zu anderen Umweltchemikalien effektseitig recht viel bekannt ist, ist deren Vorkommen und Verhalten in der aquatischen Umwelt eher schlecht dokumentiert. Ein Projekt, welches von ACW für das BAFU ausgeführt wird fokussiert in einer ersten Phase auf Vorkommen und Umweltverhalten von Azol-Verbindungen. Hier soll aufgrund von Verbrauch/Einsatzspektrum eine Auswahl von einigen relevanten Verbindungen getroffen werden. Die Verbrauchsmengen von Azol-Fungiziden in der Landwirtschaft dürften um einiges höher sein als jene der Antimykotika oder der nicht-steroidalen Antiöstrogene (Aromatasehemmer). Hingegen ist in einigen Studien eine grössere Hemmung der Enzymaktivität durch die Letztgenannten beobachtet worden. Projektziele: Die Verbrauchsmengen im Bereich Humanmedizin sollen mit Hilfe einer Marktstudie erhoben werden. ACW wird bei der Firma IMS Health die Erhebung des Verbrauchs (g, Jahr 2005) von 14 Azol-Wirkstoffen in Auftrag geben. Siehe auch: Offerte der Firma IMS Health.
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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