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Charakterisierung der Interaktionen und ihrer Mechanismen zwischen Bodenmüdigkeit und Boden-Mesofauna

Apple Replant Disease (ARD) gilt weltweit als eine wichtige bodenbürtige Krankheit mit negativen Auswirkungen auf Ertrag und Wachstum in der Apfelproduktion. Sie tritt vor allem dann auf, wenn Apfelbäume (Malus domestica Borkh.) wiederholt am gleichen Standort angepflanzt werden. Die ursächlichen Faktoren sind bis heute nicht vollständig geklärt, Veränderungen in der Mikrobiellen- und Nematoden-Gemeinschaft als Reaktion auf Apfelbäume scheinen aber eine große Rolle zu spielen. Innerhalb des Bodenökosystems kommt es darüber hinaus zu komplexen Wechselwirkungen zwischen Bodeneigenschaften, faunistischen Vektoren und trophischen Kaskaden, einschließlich genotypspezifischer Effekte auf den pflanzlichen Sekundärstoffwechsel. Eigene Ergebnisse zeigen negative Auswirkungen von ARD auf die Biodiversität der Bodenmesofauna sowie eine negative Verhaltensreaktion von Collembola. Ziel des vorliegenden Projektes ist es, die grundsätzlichen Mechanismen der Meidereaktion von Collembolen gegenüber ARD Böden im Detail zu untersuchen. Unsere Hauptinteressen liegen bei der Charakterisierung der Verhaltensmechanismen, der Identifizierung der ARD-bezogenen Signalstoffen, die das Verhalten der Collembolen auslösen und bei der Analyse der Signalinteraktion (multisensorische Orientierung). Höchstwahrscheinlich sind flüchtige organische Verbindungen (VOCs) für die Verhaltensreaktionen verantwortlich, aber auch andere sekundäre Metaboliten, z.B. Fraß- oder Kontaktreize, können derzeit nicht vollständig ausgeschlossen werden. Daher werden ARD verursachende Organismen (d.h. Bakterien, Pilze und Oomyceten), die von der ORDIAmur-Projektgruppe identifiziert wurden, verwendet, um ihre spezifische Wirkung auf das Verhalten von Collembolen im Bio-Tests zu untersuchen, die von No-Choice- bis zu Choice- Situationen unter konstanten Umweltbedingungen reichen. Um die Relevanz der Signale über evolutionäre Zeitskalen zu unterstreichen, wird zusätzlich der Einfluss auf die Fitness der Insekten betrachtet. Basierend auf den Ergebnissen werden spezifische Signalstoffe mittels GC-MS chemisch charakterisiert. Die Relevanz der wichtigsten Verbindungen wird durch Verhaltens-Bioassays bestätigt. Schließlich werden Biotests eingerichtet, um die Interaktion zwischen verschiedenen Stimuli, d.h. olfaktorischen Reizen und Fraßstimulanzien, zu untersuchen, um die Bedeutung des Informationsgehalts im Allgemeinen zu bewerten. Unsere Ergebnisse werden den Einfluss von ARD-verursachenden Mikroorganismen auf die Verhaltensökologie wichtiger Collembola-Arten aufzeigen und zur Identifizierung neuartiger Substanzen beitragen, die für die Entwicklung von Strategien zur Überwindung von ARD und zur auch zur Bekämpfung anderer wichtiger bodenbürtiger Schädlinge mit Repellentien von großem Interesse sein könnten.

Adaption und Standardisierung eines empfindlichen und einfach durchzufuehrenden Verfahrens (Daphnientest DIN 38 412) zum Nachweis von toxischen Rueckstaenden in landwirtschaftlicher Produktion

Alle Produkte, die mit den modifizierten Daphnientest ueberprueft werden sollen, muessen vorher auf etwaige daphnientoxische Inhaltsstoffe getestet werden. Weiters sollen 30-50 der am Markt gaengigen Insektizide nach DIN 38 412 in Bezug auf ihre Daphnientoxizitaet untersucht werden. Aus diesen Ergebnissen koennen als 'Nebeneffekt' Richtlinien fuer den Einsatz von Insektiziden in Gewaessernaehe erarbeitet werden. Versuchspflanzen sollen sowohl unter Glashausbdingungen als auch unter Freilandbedingungen laut Herstellervorschrift mit den vorher getesteten Insektiziden behandelt werden. Aufbauend auf den Ergebnissen der oben beschriebenen Vorversuche werden beginnend nach 5-7 Tagen jeden zweiten Tag behandelte Pflanzenteile auf Daphnientoxizitaet ueberprueft. Vorversuche mit einigen Insektiziden haben gezeigt, dass aufgebrachte Spritzmittel problemlos wieder in Loesung gebracht werden koennen und in geringen Spuren daphnientoxische Wirkung aufweisen. Weiters sollen verschiedene 'Verstaerkereffekte' getestet werden, um nach der Behandlung moeglichst lange Rueckstaende nachweisen zu koennen. Nach Ende der praktischen Versuche sollen praxisgerechte Richtlinien zur Durchfuehrung dieses Verfahren ausgearbeitet werden.

Optimierung chemisch-ökologisch vermittelter Resistenz gegen den Rapsglanzkäfer und deren Introgression in den Raps, Teilvorhaben 2: Bioassays und chemische Charakterisierung

Kontinuierliche Biotestverfahren

Der Algen-, Leuchtbakterien- sowie BSB-Test sind Testverfahren, die Reaktionen von Mikroorganismen auf Umweltveraenderungen quantitativ erfassen. Diese Messverfahren sind in Rechtsvorschriften festgelegt. Die Erweiterung auf kontinuierliche, auch prozessbegleitende Messverfahren setzt Aenderungen in den apparativen Ausfuehrungen voraus, die hier weiter optimiert bzw. den Erfordemissen des Labors fuer Bioverfahrenstechnik angepasst werden. Mit dem modifizierten Algentest ToxAlarm der Firma LAR zur Bestimmung der Guetequalitaet von Gewaessern wird die Toxitaet verschiedener Herbizide, Insektizide und Metallverbindungen mit guter Reproduzierbarkeit bestimmt. Eine eigene kontinuierlich arbeitende Biofloureszenzmesseinrichtung kommt zur Toxitaetspruefung von Tensiden fuer die situ-Bodensanierung zum Einsatz. BSB on line Messungen mit dem Biomonitor von LAR dienen vor allem der Prozesskontrolle bei der aeroben Abwasserreinigung. Die Zeitverzoegerung der Messwerte betraegt etwa sieben Minuten. Eine fuenftaegige Inkubationsphase ist nicht mehr erforderlich. Die erhaltenen Werte dienen als Mass fuer die Belastung der Klaeranlage und koennen sofort beruecksichtigt werden. Es gelingt, die Reproduzierbarkeit der Messwerte zu verbessern.

Auswirkung subletaler und synergistischer Belastung auf makro-Invertebrata des Rheins

An einer groesseren Anzahl von Tieren aus dem Rhein wird die Auswirkung gleichzeitiger Belastung mit 3-4 Stoffen bzw. Schadfaktoren (O2-Mangel, Erwaermung) geprueft. Gemessen wird nicht der Tod der Versuchstiere, sondern bereits vorher sich andeutende, sublethale Schaedigung ueber die Messgroessen Sauerstoff-Verbrauch, Aktivitaet, Filtrationsleistung etc. Als Ergebnisse sind Daten ueber Resistenz-Unterschiede bei den Versuchstieren zu erwarten, weiterhin Auskunft ueber synergistisch besonders aktive Substanzen im Abwasser.

Entwicklung von Biotestsystemen mit Moosen und terrestrischen Algen

Der Einsatz von Moosen und terrestrischen Algen für verschiedene Biomonitoring-Zwecke wird untersucht.

Verhalten von Herbiziden in Gewaessern

Durch die Anwendung von Herbiziden in Gewaessern ist eine Beeintraechtigung des Wassers selbst sowie der Wasseroekologie moeglich. Mit Hilfe von Biotesten sollen derartige Veraenderungen nachgewiesen werden. Hierfuer sind geeignete Testorganismen erforderlich, die sowohl Aufschluss darueber geben, um welche Wirkstoffe es sich handelt, als auch eine ausreichende Empfindlichkeit erkennen lassen, damit selbst Spuren von Aktivsubstanzen angezeigt werden. Neben dem Nachweis von Wirkstoffen interessierte bei diesem Forschungsvorhaben vor allem die Beeinflussung der Wasserqualitaet. Hier ist es insbesondere die Sauerstoffkonzenerqualitaet. Hier ist es insbesondere die Sauerstoffkonzentration, deren Veraenderung zu einer erheblichen Beeintraechtigung der Biozoenose des Wassers fuehren kann. Aus diesem Grunde wurde daher vorrangig der Einfluss von verschiedenen Wasserherbiziden auf diese Konstante untersucht.

Nebenwirkungen von Forstschutzmitteln auf Nutzarthropoden

Entwicklung von Richtlinien zur Mittelpruefung an bestimmten Nutzarthropoden. Hier: Waldameisen (Formica polyctena) und Tachinen (Pales pavida). Spezielle Beruecksichtigung der Beeintraechtigung der Nutzfunktion der Versuchstiere (z.B. der Parasitierungsleistung u.a.). Durchfuehrung von Tests unter praxisueblichen Bedingungen, wobei nicht so sehr Insektizide, sondern Herbizide und Fungizide im Vordergrund stehen.

Aufwertung von (Abfall-) Protein durch kovalente Einfuegung von essentiellen Aminosaeuren fuer die Ernaehrung von Tier und/oder Mensch

Am Beispiel Molkenprotein wird durch Umsetzung der N-Carboxyanhydride limitierender Aminosaeuren gezeigt, dass sich aus dem Ausgangsmaterial ein Protein signifikant hoeherer biologischer Wertigkeit gewinnen laesst, wie sich aus dem Tierversuch durch Pruefung der biologischen Wertigkeit ergibt. Das Verfahren ist auf jedes Protein, auch Abfallprotein, anwendbar, und ein prinzipiell neuer Weg, bisher schlecht oder gar nicht genutzte Proteinquellen fuer Ernaehrungszwecke aufzuwerten. Dieses Verfahren (Epsilon-Aminoacylierung) bewirkt zugleich Lysinschutz, verhindert also Entstehung toxischer Produkte wie Lysinoalanin.

Entwicklung eines Bio-Test-Schnellverfahrens zum qualitativen Nachweis von Herbiziden in Roh- und Trinkwasser

Untersuchungen ueber das Verhalten von trichalen Blaualgen (Phormidium spec.) gegenueber Testsubstanzen (hauptsaechlich Herbizide) und Erschliessung dieses Biotestverfahrens fuer einen routinemaessigen Einsatz bei der Roh- und Trinkwasserueberwachung. Die Algenmotilitaet dient als Bewertungskriterium. Sie wird ueber eine photoelektrische Messvorrichtung verfolgt. Neben der Ermittlung von Dosis-Wirkung-Beziehungen relevanter Herbizide sowie anderer toxischer und ueblicherweise nicht toxischer Substanzen, wird der Testeinsatz zur Untersuchung von Wasserproben verschiedener Qualitaet erprobt. Die Konservierbarkeit des Testmaterials durch Einfrieren und Gefriertrocknen wird im Hinblick auf die Verfuegbarkeit ebenfalls untersucht.

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