Development of insecticide resistance in insect pest species is one of the main threats of agriculture nowadays. The cotton bollworm, Helicoverpa armigera, is the noctuid species possessing by far the most reported cases of insecticide resistance worldwide, correlated with one of the widest geographical distributions of any agricultural pest species. This turns H. armigera into an adequate model to study resistance mechanisms in detail. The main mechanisms underlying insecticide resistance are target side insensitivity and metabolism, mainly due to carboxylesterases and cytochrome P450 monooxygenases. Just recently, the resistance mechanism of an Australian H. armigera strain toward the pyrethroid fenvalerate was ascribed to a single P450, CYP337B3. CYP337B3 is a naturally-occurring chimera between CYP337B2 and CYP337B1 evolved by an unequal crossing-over event. This enzyme had acquired new and exclusive substrate specificities resulting in the detoxification of fenvalerate. This is the first known case of recombination as an additional genetic mechanism, besides over-expression and point mutation, leading to insecticide resistance. Therefore, CYP337B1, CYP337B2, and CYP337B3 are ideal candidates for studying structure-function relationships in P450s. The project aims to characterize amino acids that are crucial for the activity of CYP337B3 toward detoxification of fenvalerate. Additionally, cross-resistance conferred by CYP337B3 enables the determination of common structural moieties of pyrethroids favoring detoxification by CYP337B3 and those leading to resistance breaking. Pyrethroids with identified resistance breaking moieties could be used to control even pyrethroid-resistant populations of H. armigera. Another advantage of this system is the conferment of insecticide resistance by CYP337B3 that is not restricted to Australia but seems to be a more common mechanism as recently revealed by the finding of the chimeric P450 in a cypermethrin-resistant Pakistani strain. To shed light on the contribution of CYP337B3 to pyrethroid resistance of H. armigera and even closely related species worldwide, field populations from different countries will be screened by PCR for the presence of CYP337B3 and its parental genes. If applicable, the allele frequency of CYP337B3 will be determined being a convenient method to conclude the resistance level of the tested populations. Finally, the project will result in advising farmers on the control of populations of H. armigera and related species possessing CYP337B3. This will even become more important due to the climate change allowing H. armigera to spread northward including central Europe, where H. armigera is not yet able to survive wintertime.
Die Anpassung an wechselnde Umweltbedingungen wurde am Beispiel von Transienten zwischen oxischem und denitrifizierendem Wachstum von Paracoccus denitrificans studiert. Bei solchen Wechseln muss die membrangebundene Elektronentransportkette jeweils den neuen Bedingungen angepasst werden. Diese Vorgaenge wurden anhand der Aenderungen in der Zusammensetzung der Cytochrome analysiert. Im weiteren wurde auch den Endprodukten der Denitrifikation besondere Beachtung geschenkt. Es zeigte sich, dass das Verhaeltnis zwischen molekularem Stickstoff und Lachgas bei der Denitrifikation durch drei Parameter beeinflusst werden kann: durch die Art der Kohlenstoff-/Energiequelle, durch die vorhandenen Stickstoffquellen und durch das pH des Mediums.
Objective: Problems to be solved: The objectives of the project are to determine the ecotoxicological factors limiting restoration of sustainable fish populations in polluted urban rivers. These factors will be described and modelled for urban river systems in four European countries, Italy, Germany The Netherlands and the UK. By monitoring the conditions in each river and the natural fish population, then using caged fish to sample the environmental and biological factors that limit sustainable fish populations, the project will address the problems relating to the establishment of a standardised and validated array of bio-indicator measurements, for use in water quality surveillance and monitoring schemes, in support of environmental policies for integrated water management. A parallel sociological study of risk perception in stakeholders will provide information on peoples' perceptions and expectations with regard to water. The CEC Council have as their aim the remediation of European surface and ground waters in order that they achieve 'good' ecological status by the year 2010. This project will contribute to the objectives of Key Action 1, Sustainable management and quality of water and in particular, key action 1.2, Ecological quality of freshwater ecosystems and wetlands, and specifically key action 1.2.2, Ecological quality targets. Scientific objectives and approach: At each site, the ecological quality of the study river will be described on a seasonal basis in terms of biotic indices and chemical water quality, and related to the population biology of a resident species of coarse (tolerant) fish. Sub-lethal indicators of pollution will then be measured on fish exposed to the prevailing seasonal water conditions at each site, in floating cages. A range of biochemical indicators (biomarkers) will be used to reveal specific exposure to particular contaminants or classes of contaminants. These will include: - induction of cytochrome P450 and metallothioneins; DNA damage, in terms of strand breaks; estrogenic activity (measured as vitellogenin induction); brain cholinesterase activity. Measurement of swimming performance will be used as an indicator of physiological status, revealing seasonal differences and the response to exposure to the complex changes in water chemistry, following flood spates. These measurements will be related to migration of fish within the river system, using radio-tracking or tag and recapture. The immunological status of fish (e.g. macrophage activity) will be assessed, as urban waters can be subject to elevated contents of pathogenic bacteria from human waste and, furthermore, fish in poor condition as a result of pollution and other physico-chemical stresses may have compromised immune competence. Prime Contrator: University of Birmingham, School of Biological Sciences; Birmingham.
Plastikmaterialien sind ubiquitär in Ökosystemen nachzuweisen; sie sind zumeist schlecht abbaubar, und Verwitterungsprozesse führen zu Fragmenten, die als Mikroplastik (MP) im Mikro m- bis mm-Bereich von Suspensions- und Sedimentfressern in Nahrungsnetze gelangen. MPs können aufgrund von Additiven per se toxisch sein, sie können aber auch persistente Substanzen (PPs) anreichern. Die Ziele von MiWa bestehen darin, (1) eine einheitliche Methodik zur Bestimmung der Abundanz von MP in Süßgewässern zu entwickeln, (2) verschiedene Umweltsysteme gezielt auf Quellen, Senken und den Verbleib von MPs zu untersuchen, sowie (3) toxikologische und ökotoxikologische Untersuchungen zu Effekten von MPs und PPs mit Testsystemen unterschiedlicher Komplexität und Trophiestufen durchzuführen. Ziel des Verbundes MiWa ist die nachvollziehbare und übergreifende Bewertung von MPs im Wasserkreislauf. Das Ziel des vorgeschlagenen Teilprojekts B4 besteht darin, den etablierten Modellorganismus Zebrabärbling (Danio rerio) für den Nachweis potentiell adverser Wirkungen von Mikroplastikpartikeln und partikelassoziierten Schadstoffen auf Fische zu etablieren, wobei aus Tierschutzgründen vor allem mit Embryonen gearbeitet wird. Die Wirkung von direkt aus dem Wasser aufgenommenen MPs und PPs wird mit der Aufnahme entlang von einfachen Modellnahrungsketten verglichen. Als weitere tierversuchsfreie Systeme werden Zellkulturen eingesetzt, um grundlegende Prozesse der Aufnahme und Wirkung von MPs und PPs zu verstehen. Die toxikologischen Endpunkte umfassen Embryo-, Neuro-, Cyto- und Gentoxizität sowie Teratogenität, Induktion von Cytochrom P450 und endokrine Wirkungen.
Aufgrund der positiven Ergebnisse der ersten Förderphase (FKZ: 22000504 (04NR005)) wird eine zweite, ebenfalls achtzehnmonatige Förderperiode beantragt. Das Gesamtziel des Vorhabens ist die Herstellung von Riech- und Aromastoffen des Lacton-Typs aus Ölen einheimischer Nutzpflanzen mittels regio- und stereoselektiver enzymatischer Oxidation mittel- und langkettiger Fettsäuren. Zum Einsatz kommen P450 Monooxygenasen, die im Institut für Technische Biochemie, Stuttgart mit molekularbiologischen Methoden erzeugt und auf die gewünschten Reaktionen und spezifischen Anforderungen des geplanten Verfahrens hin optimiert werden. Cytochrom P450 Monooxygenasen sollen in einem elektrochemischen Enzymreaktor eingesetzt werden. Die in der ersten Förderperiode hergestellten P450 Monooxygenasen werden weiter optimiert und auf die Stereoselektivität geprüft. Mutantenbibliotheken werden mithilfe des hergestellten Surrogatsubstrats gescreent. Eine Publikation ist in Vorbereitung. Eine Patentanmeldung folgt.
In diesen Untersuchungen wurde ein regulierbares System zur Expression von Fremdgenen in der Hefe Yarrowia lipolytica erarbeitet (patentiert). Dafuer wurde der Promotor Isozitratlyase-kodierenden Gens isoliert, charakterisiert und in eine Expressionskassette eingebaut. Mit Hilfe dieses Systems wurde erstmals das Gen CYPl7 aus Nebennierenzellen des Rindes (kodiert fuer ein steroidwandelndes Cytochrom P450) erfolgreich in dieser Hefe exprimiert. Das Genprodukt wurde als funktionell aktiv nachgewiesen.
Das Ziel des beantragten Projekts ist die definitive Abfassung eines Testprotokolls fuer die Pruefung von Abwasserproben mit Hilfe eines Cytotoxizitaetstests mit Fischzellen als Alternative zum Fischtest nach dem Abwasserabgabengesetz der Bundesrepublik Deutschland sowie die Validierung des Testprotokolls. Parallel zur routinemaessigen Durchfuehrung der Abwasserpruefungen wurden am Zoologischen Institut der Universitaet Heidelberg in enger Abstimmung mit den anderen Teilnehmern des BMFT-Verbundprojekts eigenstaendige Arbeiten zur weiteren Charakterisierung der in den Zelltests verwendeten Zellarten mit Hilfe von im Heidelberger Labor entwickelten und etablierten Verfahren durchgefuehrt werden. Geplant ist eine eingehende Charakterisierung der Enzymkapazitaeten der im Test eingesetzten Fischzellinien ohne und mit Belastung durch Schadstoffe, die Erfassung des Biotransformationspotentials der permanenten Fischzellinien sowie Untersuchungen zur Supplementierung des Testansatzes mit biotransformationskompetenten Zellfraktionen zur Steigerung der Empfindlichkeit des Testsystems durch externe Bioaktivierung.
Ziel des Projekts ist der Aufbau und die Evaluierung eines biotechnologischen Produktionsverfahrens zur fermentativen Synthese von Harzsäuren. Identifizierung, rekombinante Expression und Evaluierung geeigneter Enzyme zur Synthese von Harzsäuren bzw. entsprechender Ester aus GGPP. Relevante Enzymklassen sind Diterpen-Synthasen, spezifische Cytochrom-P450-Monooxygenasen, sowie Esterasen (Lipasen). Erfolgreich getestete Einzelenzyme der verschiedenen Klassen werden dann zur Implementierung und Testung eines synthetischen Stoffwechselwegs verwendet. Bei erfolgreichem Nachweis der Produktbildung erfolgt im Anschluss die Ausbeuteoptimierung des Verfahrens über geeignete Stammentwicklung (i.a. Feinabstimmung der Enzymaktivitäten, Einsatz von Helferproteinen). Weitere Arbeiten widmen sich der Evaluierung von Möglichkeiten zur gezielten Herstellung neuartiger Produktqualitäten über die Koexpression weiteren Enzyme. Die gezielte Erzeugung von Harzsäuregemischen definierter Zusammensetzung und insbesondere auch die bio-katalytischen Herstellung von Harzsäure-Estern steht hier im Fokus.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 42 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 42 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 42 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 40 |
| Englisch | 3 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 29 |
| Webseite | 13 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 25 |
| Lebewesen und Lebensräume | 42 |
| Luft | 25 |
| Mensch und Umwelt | 42 |
| Wasser | 25 |
| Weitere | 42 |