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.
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.
Erster Abschnitt (1.10.89-31.12.91): a) Auswirkungen von TCDD auf die Oogenese laichbereiter Weibchen von Brachydanio (Laicherfolg, Befruchtungsrate, Ontogenese); b) Auswirkungen einer Kontamination von Eiern und Embryonen; c) Aufnahme, Verbleib und Ausscheidung von TCDD (radioakt mark Substanz) an laichenden Fischen; d) Induktion fremdstoffmetabolisierender Enzyme (P-450) nach Belastung adulter Brachydanio mit TCDD. Zweiter Abschnitt (1.1.-31.12.92): a) Weitergabe von TCDD ueber Fischnaehrtiere an Fische; b) Auswirkungen von TCDD auf die Spermiogenese, Befruchtungsrate und Verhalten der Spermien; c) Pruefung eines moeglichen Biomonitoring (Induktion P-450) an Fischen aus verschiedenen Teilen des Landes. An Zebrabaerblingen wurden die toxischen Auswirkungen von 2,3,7,8-TCDD auf die Fortpflanzung und Oogenese untersucht. Die Fische erhielten mit der Nahrung jeweils 1,5,10 oder 20 ng/Fisch verabreicht. Bei Konzentrationen von mehr als 5 ng war das Ablaichen stark beeintraechtigt oder wurde ganz eingestellt. Die Zahl der abgelegten Eier sank stark ab. Die behandelten Weibchen zeigten ein wasting-syndrom (vermindertes Koerpergewicht). Bei den Embryonen entstanden letale Anomalien (100 Prozent Mortalitaet). Die Entwicklung reifer Oozyten unterblieb und die Zahl der atretischen Follikel nahm zu. Die Elimination und Verteilung von (3H)-TCDD in en Organen und Geweben des Zebrabaerblings wurde ueber eine Zeitspanne von 70 Tagen ermittelt. Waehrend in allen anderen Organen Belastungsmaxima nach 1 bis 8 Tagen erreicht wurden mit nachfolgender Elimination, stieg die Belastung der Ovarien bis zum siebzigsten Tag stetig an und erreichte ein Drittel der Gesamtbelastung des Fisches. Diese Belastung wurde abgebaut ueber die Gelege; nach 4 Gelegen hatten die Fische ca 50 Prozent der Belastung abgegeben. Bei TCDD-Konzentrationen von 1,5 und 15 ng/Fisch kam es zu zahlreichen 'Gelegeausfaellen'. Als Ursache werden Stoerungen der Oogenese durch TCDD vermutet. Untersuchungen zum Fremdstoffmetabolismus zeigten, dass Zebrabaerblinge auf TCDD mit einer starken Induktion des Cytochrom P450-Isoenzyms LM4B reagieren. Dies wurde in aehnlicher Weise schon mit verwandten Verbindungen bei anderen Fischarten beobachtet. Die Weitergabe von (3H)-TCDD in der Nahrungskette wurde in einem Modellversuch geprueft. Dazu wurde verwendet: Kontaminiertes Fallaub der Schwarzerle, Bachflohkrebse, die sich von diesem Fallaub ernaehren, und junge Regenbogenforellen, die diese Krebschen gezielt fingen. Die Ergebnisse zeigen, dass es ueber die ausgenommenen Fischnaehrtiere rasch zu einer Anreicherung von TCDD im Organismus kommt. Die Verteilung im Fischkoerper entspricht bereits innerhalb von 8 Tagen der Verteilung nach langfristiger und unterschiedlicher Exposition. Die Ergebnisse sind von Bedeutung fuer die Bewertung der Dioxinwirkung: Die gemessenen Wirkkonzentrationen liegen um mehrere Groessenordnungen unter den bekannten Lethalkonzentrationen...
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.
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.
Der zentrale Ostatlantik ist eine der wichtigsten Fisch-Herkunftsregionen für den europäischen Markt, darunter auch für Deutschland (Brashares et al. 2004). Dementsprechend wurden die Fangmengen seit 1950 etwa um das 10fache gesteigert, verbunden mit einem Rückgang von Beständen sowohl in Küstengewässern als auch offshore (FAO 2007). Neben einigen anderen Nationen sind vor allem EU-Fischereifahrzeuge in westafrikanischen Gewässern präsent (Kaczynski and Fluharty 2002). Die im Vergleich zu Gewässern der gemäßigten Breiten hohe Artenvielfalt und das häufige Fehlen jeglicher Fischereikontrollen führt immer wieder zur Fehldeklaration von importierten Fischereiprodukten. Um die vorgeschriebenen Handelsbezeichnungen effektiv überprüfen zu können, müssen zum einen geeignete Nachweisverfahren vorhanden sein und zum anderen notwendige Vergleichsdaten oder Standards, d.h. Referenzfische zur Verfügung stehen. Durch Forschungsarbeiten der vergangenen Jahre stehen dem Max Rubner (MRI)- und Thünen-Institut (TI) geeignete genetische Nachweisverfahren zur Verfügung, die eine Identifikation hinsichtlich der Fischart sicher ermöglichen. Das Thünen-Institut für Fischerökologie verfügt aufgrund ausgedehnter Sammlungstätigkeit der letzten zehn Jahre über ausreichend Probenmaterial der wichtigsten kommerziell genutzten westafrikanischen Arten, die es erlauben, erstmalig eine Referenzdatenbank aufzubauen, die sowohl für die Veterinär- und Verbraucherschutzbehörden des Bundes als auch der Länder von erheblichem Nutzen wäre. Ziel dieses Arbeitspaketes ist es, gemeinsam mit der Firma Impetus GmbH & Co aus Bremerhaven eine umfangreiche und international abrufbare Datenbank zur Identifizierung und Rückverfolgbarkeit von westafrikanischen Fischarten und daraus hergestellten Fischerzeugnissen mittels molekularbiologischer Nachweisverfahren zu erstellen. Die Genamplifikation erfolgt mittels universeller Primer, die in zahlreichen Fischtaxa verwendet wurden. Insgesamt sollen vier Gene von ca. 400 Fischarten amplifiziert werden. Das MRI wird das 389 Nukleotid umfassende DNA-Segment aus dem Rhodopsingen RH1 amplifizieren und sequenzieren. Das Arbeitspaket des TI beinhaltet die PCR-Amplifikation und teilweise Sequenzierung bestimmter Abschnitte der mitochondrialen Gene Cytochrom-c-Oxidase I (COX) und Cytochrom b (Cytb) sowie eines nukleären Gens. Zusätzlich erarbeiten das TI und Impetus GmbH & Co gemeinsam mit dem Centre for Ecological and Evolutionary Synthesis der Universität Oslo in einem Next-Generation-Sequencing-Verfahren SNP-Marker zur Entwicklung eines Herkunftsnachweises auf Basis einer SNP-chip-Technologie für den Gelbflossenthun (Thunnus albacares).
Das Projekt erschließt neuartige Grundlagen für die Nutzung pflanzlicher Enzymsysteme in industriellen Produktionssystemen. AELMON ist das Akronym für 'Artifizieller ELektronentransfer und pflanzliche Monooxygenasen als Basis innovativer Katalysesysteme'. Der wissenschaftliche Hintergrund ist die industrielle Nutzung einer Familie von Pflanzenenzymen - den so genannten P450-Enzymen, deren herausragende Eigenschaften schon seit langem bekannt sind, die sich aber bisher nicht wirtschaftlich für chemische Synthesen einsetzen lassen. 'Durch die Mitarbeit in diesem Projekt kann sich die Autodisplay-Technologie weiter als Lösungsansatz für die Darstellung schwierig zu handhabender Enzyme wie den P450-Enzymen positionieren,' sagt Dr. Ruth Maas, Geschäftsführerin der Autodisplay Biotech. Das Projekt stellt für die Firmenstrategie der Phytowelt, Know-how der Pflanzenbiotechnologie für neue, zum Teil überraschende Anwendungsgebiete einsatzfähig zu machen, einen wichtigen Meilenstein dar. 'Die spezielle Thematik besetzt die Schnittstelle zwischen Grüner und Weißer Biotechnologie und hat das Potenzial, völlig neue Wertschöpfungsketten zu erschließen,' kommentiert Dr. Peter Welters, Geschäftsführer der Phytowelt das Projekt. Ein wesentlicher Schwerpunkt der im Projektrahmen zu untersuchenden Systeme ist die Biosynthese eines Terpens, dessen potente pharmakologische Eigenschaften es bereits in den Fokus der Krebsforschung gerückt haben. Ein weiteres Teilprojekt wird die Untersuchung neuer Synthesemethoden von Grundbausteinen für innovative Kunststoffe mit Premiumeigenschaften sein. Besonderes Innovationspotenzial bezieht AELMON aus neuartigen Verfahren zur Produktion der P450-Enzyme bei den Partnern Uni Münster und AutoDisplay, aber auch aus der geplanten Entwicklung eines neuen biotechnologischen Verfahrens unter Einsatz der Elektrochemie. Die Kombination von Elektrochemie und Biokatalyse stellt einen Forschungsschwerpunkt der DECHEMA dar, der das Design besonders nachhaltiger Produktionsprozesse mit P450-Monooxygenasen zum Ziel hat.
| 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 | 27 |
| Lebewesen und Lebensräume | 42 |
| Luft | 27 |
| Mensch und Umwelt | 42 |
| Wasser | 27 |
| Weitere | 42 |