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BioIndustrie2021 - Biokatalyse2021: Teilvorhaben 1 und 2: Neue Bacillus Expressionssysteme

BioIndustrie2021 - Biokatalyse2021: Neue Bacillus Expressionssysteme, Teilprojekt 3

UV-B-Wirkungen auf Zooplankton, Oekologische Bewertung von UV-B-Strahlung mittels Bioindikatoren

Auswahl und probeweise Anwendung von Bioindikatoren fuer UVB-Strahlung zur Wirkungsmessung an biologischen Systemen, einschliesslich eines Bewertungsschemas. Parallel zu den physikalischen Messstationen des Umweltbundesamtes wurden mehrere Bioindikatoren exponiert, mit denen die biologische Wirksamkeit der solaren UV-B-Strahlung quantifiziert werden kann. Dabei wird eine repraesentative Auswahl von sehr verschiedenen Organismen aus wenig verwandten taxonomischen Gruppen verwendet, um die unterschiedlichen Reaktionen der verschiedenen Systeme und Organisationsstufen zu beruecksichtigen. Es wurden 4 Bioindikatoren benutzt: 1. Biofilm mit den UV-empfindlichen Sporen des Bakteriums Bacillus cubtilic. 2. Der Erlanger Flagellatentest (EFT) mit dem gruenen Flagellaten Euglena gracilis. 3. Ein Test mit UV sensitiven Copepoden, Daphnia sp. 4. Verschiedene Tests mit hoeheren Pflanzen (Bohnen, Dill, Begonia, Kohl).

Biologischer Pflanzenschutz gegen bodenbürtige Phytopathogene^Teilprojekt: Entwicklung biologischer Bekämpfungsverfahren in geschlossenen erdelosen Kulturverfahren, Teilvorhaben: Verfahrensentwicklung zur Nutzung von Bacillus subtilis

Biologischer Pflanzenschutz zur Bekaempfung bodenbuertiger Phytopathogene im Gartenbau, insbesondere durch Nutzung von Bacillus subtilis

Ermittlung der phytosanitaeren Wirkung ausgewaehlter Isolate des Bodenbakteriums Bacillus subtilas und anderer bakterieller Antagonisten auf die Unterdrueckung boden- und samenbuertiger, pilzlicher Wurzel und Keimlingskrankheitserreger bei gaertnerischen Kulturpflanzen (Tomate, Gurke, Moehre, Kartoffel, ' Kohlgewaechse, Gerbera, Cyclamen u.a.j. Ermittlung antifungaler (antiphytopathogener), pflanzenwachstumsfoerdernder und -resistenzinduzierender Wirkungen der bakteriellen Antagonisten. Untersuchung der Populationsdynamik der Nutzbakterien in der Rhizosphaere und im Boden; Erforschung optimaler Einsatzbedingungen und Anwendungsverfahren der bakteriellen Nutzorganismen fuer den integrierten Pflanzenschutz.

Toleranzinduktion durch Resistenzinduktoren und Pflanzenstaerkungsmittel - Nachweis und Bewertung

Bewertung von Pflanzenstaerkungsmitteln und Resistenzinduktoren als Toleranzinduktoren. Die Faehigkeit von Resistenzinduktoren, nicht nur Resistenz sondern auch Toleranz zu induzieren, wurde untersucht. Die Resistenzinduktoren Trigonellin (N-Methylnikotinsaeure) 'TRIG', 2,6- Dichlorisonikotinsaeure 'INA', Oryzemate (3-allyloxy-1,2- benzisothiazole-1,1- dioxide) 'ORY', der Gesamtextrakt von Reynoutria sachalinensis 'REY-GES', ein Methanolextrakt von R. sachalinensis, 'REY-METH', ein Toluolextrakt von R. sachalinensis 'REY-TOL', und die Ausfaellung des aufgereinigten Kulturfiltrates von Bacillus subtilis 'B50' wurden in der Wirt- Parasit- Beziehung 'Gerste-Mehltau' ( Hordeum vulgare var .'Mammut' oder 'Sissy'- Erysiphe graminis f. sp. hordei DC (Marchal)) unter Semifreilandbedingungen getestet. Unter Nutzung eines am Institut entwickelten Testsystems wurden Toleranzreaktionen nachgewiesen. Die beobachteten Reaktionen wurden entsprechend der bekannten Typen fuer Toleranzreaktionen klassifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass einige Induktoren auch Toleranz induzieren koennen: 'TRIG', 'B50', 'REY-GES', 'REY-METH', 'TRIG', 'B50' und 'REY-GES' waren in der Lage einfache Kompensationsreaktionen auszuloesen, d.h. sie bewirkten eine geringere Einbusse an Ertrag oder physiologischem Leistungsvermoegen im Vergleich zu nicht-induzierten Pflanzen mit gleichem Befallsgrad. Sie besassen direkte Wirkungen auf den Ertrag oder das physiologische Leistungsvermoegen der Pflanze. Die ausgeloesten Toleranzreaktionen sind aber nicht effektiv genug fuer eine praktische Nutzung dieser Reaktionen. Nur 'REY-METH' war auch in der Lage, zeitweilige, ueber das Mass gesunder Pflanzen hinausgehende, Stimulationsreaktionen, wie sie fuer Wirt- Parasit- Beziehungen typisch sind, zu induzieren oder zu verstaerken. Es kann nicht allgemein geschlussfolgert werden, dass Resistenzinduktoren immer Toleranz induzieren . 'INA', 'REY-TOL' und 'ORY' besassen phytotoxische Nebenwirkungen.

Untersuchungen zur parasitaeren Belastung von wurzel- und stengelbesiedelnden Pilzen bei Lupine in Abhaengigkeit von Standort und Fruchtfolge und Moeglichkeiten eines Antagonisteneinsatzes

Bestimmung der endogenen Pilzbesiedelung von Lupine nach Vorfrucht Lupine, Kartoffel oder Roggen am nordostdeutschen Standort; DNA-Fingerprinting zur Charakterisierung von Fusarium oxysporum; Testung von Bacillus subtilisd als moeglicher Antagonist des Erregergemischs an Lupine.

Entwicklung antifungaler Wirksubstanzen auf der Basis von Sekundaermetaboliten aus Bacillus subtilis

Das Ziel des Vorhabens besteht in der Entwicklung von antifungalen Wirkstoffen, die vorzugsweise als risikofreie biologische Pflanzenschutzmittel eingestzt werden sollen. Dazu werden im Rahmen des Projektes einerseits Screening-Prinzipien zur Auffindung von Sekundaermetaboliten aus Mikroorganismen, insbesondere aus Bacillus subtilis, entwickelt. Fuer biologisch relevante Sekundaermetaboliten werden entsprechende Herstellungsverfahren entwickelt, die als Basis fuer die Formulierung von umweltfreundlichen, biologisch abbaubaren antifungalen Praeparaten dienen.

Biotechnische Nutzbarkeit phytosanitaer wirksamer Bodenbakterien

Ermittlung phytosanitaerer Wirkungen von Bodenbakterien-Prototyp Bacillus subtilis zu ihrer biotechnischen Nutzung ueber Formulierung als mikrobieller Bodenhilfsstoff fuer den oekologiegerechten Pflanzenanbau zwecks Substitution von Bodenfungiziden und- Entseuchungsmitteln. Aufzuklaeren sind dazu multivalente Wirkungen: Antiphytopathogene Effekte, pflanzenwachstumsfoerdernde und pflanzenresistenzerhoehende Effekte, hinsichtlich der Mechanismen und ihrer Abhaengigkeit unter natuerlichen Bedingungen. Zu definieren sind ferner Applikationsbedingungen dieser bakteriellen Wirkungstraeger und ihre oekologische Bewertung als Bodenhilfsstoff durch Studium des populationsdynamischen Verhaltens in Pflanzensubstrate und Habitate introduzierter Bakterien. Zur Kommerzialisierbarkeit des Bodenhilfsstoffes auf Basis des Prototypes Bacillus subtilis erfolgen Anwendungserprobungen.

Konstruktion von Sicherheitsexpressionsvektoren mit konstitutiven und temperaturregulierbaren Promotoren fuer Bacillus subtilis

1) Fortfuehrung der waehrend der ersten Antragsperiode begonnenen Arbeiten zur Isolierung und Sequenzierung von Hitzeschock (HS)-Genen aus B subtilis mit ihren HS-Promotoren. 2) Lokalisierung starker konstitutiver Promotoren auf bereits isolierten Restriktionsfragmenten durch Sequenzierung und S1-Kartierung. 3) Konstruktion und Umwandlung eines Sicherheitsvektors in einen Expressionsvektor durch Einbau konstitutiver und regulierbarer Promotoren. Optimierung des temperatur-induzierbaren Systems durch Inaktivierung des chromosomalen DNAK-Gens.

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