Neueste Erkenntnisse zeigen einen Zusammenhang von Evolution und Verbreitung von Antibiotikaresistenzen in Kliniken und urbanen Umwelthabitaten. Das übergeordnete Ziel des Verbundvorhabens ist es daher, die Rückkopplung Mensch oder Tier in die Umwelt hinein sowie aus dem Umweltbereich zurück zum Menschen aufzuzeigen. Um gezielt die Ausbreitung sowie die Reduktion durch Wasseraufbereitungsprozesse von antibiotikaresistenten Bakterien und deren Resistenzgene kontrollieren zu können, müssen Kultur-basierte und molekularbiologische Nachweisverfahren für den Umweltbereich definiert werden. Diese Definition von Nachweisverfahren soll im Rahmen des Verbundprojektes durchgeführt werden. Nach der Festlegung der Nachweisverfahren werden diese am TZW etabliert und für die Untersuchung von Rohwasserproben und Proben aus der Trinkwasseraufbereitung eingesetzt. Des weiteren sollen Microbial Source Tracking-Verfahren zum Einsatz kommen. Diese neuen vorwiegend molekularbiologischen Methoden haben das Potential, die Herkunft von Fäkaleintragen möglichen Quellen zuzuordnen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll geprüft werden, ob diese molekularbiologischen Werkzeuge zusätzlich Informationen zur Herkunft von bestimmten Antibiotikaresistenzen liefern können. Das TZW ist an folgenden Arbeiten beteiligt: 1) Definieren von Kultur-basierten und molekularbiologischen Nachweisverfahren von Antibiotikaresistenzen für den Umweltbereich. 2) Untersuchung von Rohwasserproben mit den neu definierten Nachweisverfahren. 3) Untersuchung von Proben aus der Trinkwasseraufbereitung und Erfassung ihres Eliminationspotentials hinsichtlich Antibiotikaresistenzen 4) Prüfung des Einsatzes von molekularbiologischen Microbial Source Tracking-Werkzeugen für die Herkunftsbestimmung von Antibiotikaresistenzen.
1. Vorhabenziel Das Vorhaben umfasst zwei Teilvorhaben. Im Teilvorhaben 1 wird für acht an BonaRes-ORDIAMUR beteiligte Teilprojekte Pflanzenmaterial, Boden und Versuchsfläche geschaffen bzw. von einem seit 2009 ununterbrochen im zweijährigen Turnus wiederholt mit Apfel bepflanzten Boden bereitgestellt. Der zweijährig wiederholte Pflanzturnus wird fortgesetzt. Im Teilvorhaben 2 soll der Einfluss von abgetrennten Apfelwurzeln auf die Entstehung der spezifischen Apfelmüdigkeit untersucht werden. Dazu werden Apfelsämlinge in Containern in nicht apfelmüdem Boden, der mit einer Dampfbehandlung bei 90° C sterilisiert wurde, über drei Vegetationsperioden kultiviert. Dem Boden werden, außer in der Kontrolle, abgetrennte Apfelwurzeln beigemischt. Die Reaktion der Apfelsämlinge wird am Zuwachs von Apfelspross und Wurzel ermittelt. Bodenproben, Wurzelproben und Sprossproben werden für die jeweils spezifischen Vorhaben der an BonaRes-ORDIAmur beteiligten Teilprojekte bereitgestellt. 2. Arbeitsplanung Im Teilvorhaben 1 sind Kulturarbeiten, Düngung und Pflanzenschutz nach guter fachlicher Praxis zeitnah auszuführen. Die Erfassung der im Boden lebenden Fadenwürmer (Nematoden) erfolgt jährlich. Im Teilvorhaben 2 ist die aufwendige, mehrjährige Kultur von Apfelsämlingen in Containern fachgerecht durchzuführen. Die Entwicklung von Spross und Wurzel sind zwischenzeitlich zu dokumentieren.
Im dem Projekt werden methodische und materielle Grundlagen zur Züchtung einer sterilen Kamillesorte erarbeitet. Die Züchtung von triploider Kamille stellt hierfür einen aussichtsreichen Weg dar und diese könnte - ähnlich wie die triploiden Sorten bei Obst- und Zierpflanzen - deutliche Vorteile gegenüber diploiden oder tetraploiden Sorten aufweisen, insbesondere das Fehlen einer langanhaltenden, agronomisch problematischen Feldkontamination mit Kamillesamen sowie eine Ertragssteigerung aufgrund verstärkter Blühwilligkeit und längerer Blühdauer. Während sterile triploide Sorten in der Obst- und Zierpflanzenzüchtung seit langem einen festen Platz haben, wären sie bei Arznei- und Gewürzpflanzen, d. h. auch bei Kamille, eine absolute Neuheit. Ein Ziel ist es zu bestätigen, dass triploide Kamillepflanzen die vermuteten Anforderungen hinsichtlich Sterilität und Blühverhalten erfüllen (erster Meilenstein). Hierzu werden Triploide mit verschiedenem genetischen Hintergrund (spontan in Sorten und Populationen entstanden und aus gezielten interploiden Kreuzungen zwischen di- und tetraploiden Pflanzen erhalten) in einer Anbauprüfung getestet und analysiert. Zur Erreichung des Vorhabenzieles sind männlich sterile, weiblich fertile Pflanzen nötig (zweiter Meilenstein). Diese könnten entweder als Mutterpflanzen zur Erzeugung triploider Kamille dienen oder direkt bei geschlossenem Feldanbau als sterile Population die angestrebten Ziele (fehlender Samenausfall, längere Blühdauer) erreichen. Bereits begonnene Arbeiten einen geeigneten Sterilitätsmechanismus bei Kamille zu finden werden fortgeführt. Es wird an der Selektion von weiblich fertilen und männlich sterilen (MS) bzw. selbstinkompatiblen Kamillepflanzen und der Entwicklung / Induktion von männlich sterilen (MS/CMS) Pflanzen gearbeitet.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines ultraschallgestützten Reinigungsprozesses als Kombination aus sprühendem Wasser und einer fakultativen Tauchreinigung für die Reinigung von Salaten, wie bspw. Feldsalat und Rucola. Von besonderer Bedeutung ist hierbei neben der unerwünschten Verfärbung des Wassers durch Chlorophyll vor allem die Reduzierung der bakteriellen Kontamination. Neben der Demonstration der Versuchsanlage im Feldtest, soll ferner auch die Eignung des Verfahrens zur Anwendung bei verschiedenen Gemüsearten betrachtet werden. Das Projekt soll durch die geplante Technik zur unbedenklichen Wiederverwendung des Waschwassers und zu einer Verringerung des Wasserbedarfs führen. In dem Projekt soll zunächst mittels Vorversuchen erforscht werden, bei welchen Prozessparametern eine ausreichende Entfernung von Verunreinigung und Bakterien bei Salat mittels der dargestellten Ultraschalltechnik möglich ist. Dabei soll der minimale Volumenstrom bei effizienter Einkoppelung des Ultraschalls für unterschiedliche Salate und Verschmutzungsgrade ermittelt werden. Für den ressourcenschonenden Umgang mit Wasser ist eine Kreislaufführung des Waschwassers ideal, so dass eine zusätzliche Membranfiltration optional ergänzbar sein wird. Diese Anlage soll prototypisch für den Feldversuch aufgebaut werden.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Ultraschallgestützten Reinigungsprozesses als Kombination aus sprühendem Wasser und einer fakultativen Tauchreinigung für die Reinigung von Salaten. Von besonderer Bedeutung ist der Pfalzmarkt hierbei für die Anwender-orientierte Ausrichtung der Anlagenentwicklung. Daneben wird ein Großteil der Arbeiten des Pfalzmarkts auf a) den Übergang der Anlagentechnik vom Labor in die Praxis und b) die Durchführung des Feldversuchs entfallen, in welchem die Reduzierung der unerwünschten Verfärbung des Wassers durch Chlorophyll, die Reduzierung der bakteriellen Kontamination und die technischen Anlagenparameter zu untersuchen sind. Neben der Demonstration der Versuchsanlage im Feldtest, soll ferner die Eignung des Verfahrens für Salat gleichzeitig auch zur Evaluierung der Möglichkeit zur Anwendung bei verschiedenen Gemüsearten betrachtet werden. Das Projekt wird durch die geplante Technik zur unbedenklichen Wiederverwendung des Waschwassers und zu einer Verringerung des Wasserbedarfs führen.
Vibrio vulnificus ist ein Bakterium, das natürlicherweise in Salz- und Brackwasser vorkommt. Steigen die Wassertemperaturen auf ca. 20 °C, wird es aktiviert und ist infektiös für Menschen. V. vulnificus kann bei abwehrgeschwächten Personen beim Verzehr von Meeresfrüchten zu Durchfallerkrankungen und Blutvergiftung sowie beim Baden oder Umgang mit Meerestieren zu schweren, teilweise tödlichen Wundinfektionen führen. In Nordeuropa sind bisher nur sehr vereinzelt Infektionen aufgetreten, da die tiefen Wassertemperaturen eine vermehrte Aktivität von V. vulnificus verhindert haben. Besonders in heißen Sommern traten aber schwere Wundinfektionen in Schweden, Dänemark und auch in Deutschland auf. Bei einer durch die Klimaveränderung zu erwartenden Erhöhung der Temperaturen in Nord- und Ostsee muss in Zukunft vermehrt mit dem Auftreten von V. vulnificus und anderen Vibrionen gerechnet werden. In dem Projekt soll das Vorkommen von V. vulnificus und anderer für den Menschen pathogenen Vibrionen in Badegewässern in Abhängigkeit von der Temperatur untersucht werden. Dazu sollen sowohl Wasserproben als auch Proben von Kleinlebewesen, die als Reservoir für Vibrionen dienen können, untersucht werden. Die Ergebnisse sollen eine Vorhersage zum zukünftigen Auftreten von Virbrionen in Badegewässern ermöglichen. Außerdem soll ein Warnsystem zum Schutz der Badenden für das Auftreten von Vibrio vulnificus in Abhängigkeit der Wassertemperatur erarbeitet werden sowie ein Informationssystem für Ärzte etabliert werden.
In dem Projekt soll zunächst erforscht werden, bei welchen Prozessparametern eine ausreichende Entfernung von Verunreinigung und Bakterien bei Salat mittels der dargestellten Ultraschalltechnik möglich ist. Der Reinigungsprozess soll als Kombination aus sprühendem Wasser und einer fakultativen Tauchreinigung entwickelt werden, wobei in beiden Fällen Ultraschall integriert wird. Die Prozessparameter sind auf den Anwendungsfall Salatreinigung auszurichten. Das Projekt wird durch die geplante Technik zur unbedenklichen Wiederverwendung des Waschwassers und zu einer deutlichen Verringerung des Wasserbedarfs führen. Neben der Analyse der Anforderungen, der Simulation und Modelberechnung werden vor allem Vorversuche für beide ultraschallgestützte Reinigungsansätze die Ausgangsbasis für die Entwicklung der Reinigungsanlage liefern. Es soll dabei der minimale Volumenstrom bei effizienter Einkoppelung des Ultraschalls für unterschiedliche Salatsorten und Verschmutzungsgrade ermittelt werden. Zur Realisierung einer Kreislaufführung des Waschwassers wird eine Membran-Filtration für diesen Prozess untersucht. Von besonderer Bedeutung ist hierbei neben der unerwünschten Verfärbung des Wassers durch Chlorophyll vor Allem die Reduzierung der bakteriellen Kontamination. Um die Vorteile der Kombination aus Ultraschallreinigung und Membranfiltration zu zeigen, wird im Projekt eine Anlage prototypisch entwickelt und im Feldversuch getestet.
In HypoWave wird erstmals ein hydroponisches System zur Pflanzenproduktion untersucht, das mit speziell für den Einsatz in diesem System aufbereitetem kommunalem Abwasser betrieben wird und ohne ein Substrat zur Verankerung der Pflanze auskommt. Ziel ist es, ausgehend von einer Pilotierung in Wolfsburg und unter Berücksichtigung der nötigen Governance ein hydroponisches System zu entwickeln, bei dem eine optimale Nährstoffaufnahme der Pflanzen bei gleichzeitiger Minimierung von Schadstoffen wie Schwermetallen, organischen Spurenstoffen oder pathogenen Keimen im Produkt gewährleistet ist. Zugleich erlaubt dieses System durch die Wiederverwendung eine Verbesserung der Wasserverfügbarkeit. Mittels Fallstudien und einer Wirkungsabschätzung wird untersucht, wie sich die Anforderungen verschiedener Standorte unterscheiden und wo sich Einsatzmöglichkeiten und Marktsegmente für das hydroponische System abzeichnen. UHOH ist im Verbund verantwortlich für die Themenlinie Landwirtschaft/hydroponisches System. So leitet die UHOH das AP3 zur landwirtschaftlichen Produktion und führt die Versuche in der Pilotierung mit dem Ziel der Anpassung sowie Charakterisierung eines solchen hydroponischen Systems durch. Zusätzlich erfolgen Laborversuche zur Aufnahme von Viren sowie chemischer und organischer Schadstoffe via Pflanzenwurzeln. Auch bearbeitet UHOH den landwirtschaftlichen Part in den vier Fallstudien und verantwortet die Fallstudie in Evora, Portugal. UHOH ist für die landwirtschaftliche Ergebnisverwertung verantwortlich und übernimmt auch diesen Aspekt in der Qualitätskontrolle der HypoWave-Produkte. -.
Weltweit nehmen Infektionen mit Antibiotika-resistenten Bakterien in dramatischem Ausmaß zu. Kommunale Kläranlagen, in die Abwässer aus medizinischen Einrichtungen gelangen, und Binnengewässer, in die tierischer Dünger fließt, sind potentielle Hotspots für die Ausbreitung von AB-Resistenzen. In ANTIRES sollen Vorkommen und Expression von AB-Resistenzgenen und AB-resistenten Mikroorganismen in Ab- und Gewässern mithilfe biogeochemischer und mikrobiologischer Analysen sowie modernster komplementärer Metaomics-Techniken untersucht werden. Die in ANTIRES erhobenen Daten und diagnostischen Werkzeuge tragen zu einem besseren Verständnis der Verbreitungswege und jahreszeitlichen Dynamik von AB-Resistenzen in Gewässern bei und sind damit essentiell für die Entwicklung von Strategien zur Eindämmung dieses Prozesses. Zur detailgetreuen Aufklärung der Ausbreitung von AB-Resistenzen in Gewässern sollen (a) die städt. Kläranlage in Göttingen, (b) Abwässer der Universitätsklinik Greifswald und (c) mit Gülle belastete bzw. unbelastete Sölle (Kleinstgewässer) in BB und MV beprobt werden. In TV2 UGOE werden die vierteljährlich in Triplikaten entnommenen Proben auf das AB-Resistenzpotential und das pathogene Potential untersucht. Es werden kultivierungsunabhängige DNA-basierte (metagenomische) und RNA-basierte (metatranskriptomische) Verfahren eingesetzt. Hierfür wird aus den entnommenen Proben die DNA und RNA (cDNA) isoliert. Im Rahmen der DNA-basierten Arbeiten wird das in den untersuchten Abwässern vorhandene AB-Resistenzpotential im jahreszeitlichen Verlauf und in Abhängigkeit von Umweltfaktoren (Temperatur, pH, etc.) bestimmt. Durch die Amplikon-basierte Analyse von taxonomischen Markergenen wird begleitend die Diversität und Abundanz von in den Proben vorhandenen, potentiell pathogenen Mikroorganismen bestimmt. Durch diese Untersuchungen werden relevante Kandidatengene und Mikroorganismen für die Entwicklung des Chip-basierten Nachweissystems identifiziert.
| Origin | Count |
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| Bund | 138 |
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| Förderprogramm | 138 |
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| Boden | 96 |
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