Mikrosporenembryogenese und doppelhaploide (DH) Linien spielen heute eine große Rolle in der praktischen Züchtung, vor allem aber in der Forschung. Andererseits ist wenig über die genetischen Mechanismen bekannt, die die verschiedenen limitierenden Schritte in der Herstellung von DH-Linien - embryogenes Potential, Diploidisierungsrate und die Rate der 'Direkten Embryo- Pflanze Konversion' - kontrollieren. Aufbauend auf der Beobachtung, dass sich unterschiedliche Genotypen von Raps stark in der Effizienz der Herstellung von DH-Linien unterscheiden sollen daher in dem vorgeschlagenen Vorhaben mit Raps als Modellobjekt genetische Faktoren kartiert werden, die diese Schritte kontrollieren. Dazu sollen zunächst mit Hilfe von AFLP-Markern Genomregionen mit gestörten Spaltungen in aus Mikrosporen entwickelten spaltenden Populationen, die verschiedene Stadien der DH-Entwicklung repräsentieren und einen bzw. mehrere der o.g. limitierenden Schritte durchlaufen haben, bestimmt werden. Die Effekte dieser Regionen auf die verschiedenen limitierenden Schritte sollen anschließend in geeigneten intervarietalen Substitutionslinien verifiziert werden. Darüber hinaus sollen die Positionen der kartierten Faktoren mit der Lage von Kandidatengenen für die Mikrosporenembryogenese im Rapsgenom verglichen werden um Genloci zu identifizieren, die ursächlich mit dem embryogenen Potential zu tun haben. Dazu sollen die verschiedenen Loci der Kandidatengene aus dem polyploiden Rapsgenom amplifiziert und sequenziert werden. Aufbauend auf den Sequenzen werden dann Marker entwickelt und die Loci kartiert.
Ein deutsch-französisches Konsortium, bestehend aus Mikrobiologen und Atmosphärenforschern, wird die Bedeutung von Mikroorganismen für das globale Budget von atmosphärischen Chlormethan (CH3Cl) untersuchen. Anthropogene Emissionen von ozonzerstörenden halogenierten Gasen (FCKWs) wurden seit dem Inkrafttreten des Montreal-Protokolls im Jahre 1989 erheblich reduziert. Dadurch nahm die Bedeutung natürlicher Quellen halogenhaltiger Gase, wie CH3Cl, für die Ozonzerstörung in der Stratosphäre wieder zu. Das chlorhaltige Gas ist die am häufigsten vorkommende halogenhaltige organische Verbindung in der Atmosphäre und wird vornehmlich von terrestrischen Ökosystemen emittiert. Das meiste CH3Cl wird durch lebende Pflanzen und abgestorbenes Pflanzenmaterial, aber auch durch Wald- und Steppenbränden freigesetzt. Durch den drohenden Klimawandel und den zu erwarteten höheren Temperaturen werden die CH3Cl-Emissionen terrestrischer Ökosystemen dementsprechend in Zukunft vermutlich ansteigen. Allerdings sind die quantitativen Abschätzungen der CH3Cl-Quellen und -Senken bisher mit großen Unsicherheiten behaftet. Mikroorganismen könnten beim Abbau von atmosphärischem CH3Cl eine wesentlich größere Rolle spielen als bisher angenommen. Methylotrophe Mikroorganismen, von denen einige die Fähigkeit besitzen CH3Cl abzubauen, findet man in Böden und in der Phyllosphäre vieler Pflanzen. Jüngst wurden sogar metabolische aktive Methylotrophe in Wassertropfen von Wolken nachgewiesen. Die Antragsteller sehen die Hauptaufgabe des beantragten Projektes darin, ein vertieftes Verständnis des mikrobiellen CH3Cl-Abbaus auf Prozessebene wie auch auf genetischer Ebene zu erzielen. Das Konsortium wird kinetische und Isotopeneffekte während des Abbaus von CH3Cl durch Mikroorganismen im Boden, in der Phyllosphäre und in Wolken beispielhaft untersuchen. In verschiedenen Umweltproben werden mikrobiellen Gemeinschaften mittels Amplikon-basierter Next Generation Sequencing-Technologie anhand eines taxonomischem (16S-rRNA-Gen) und einem funktionellem Genmarker (cmuA) untersucht. Ausgewählte Umweltproben werden dann dem schweren 13C-Isotopolog von CH3Cl ausgesetzt, um die Biomasse der CH3Cl-umsetzenden Mikroorganismen zu markieren. Metagenome 13C-markierter DNA werden anschließend mittels einer Kombination von DNA-basierter Stabiler-Isotopen-Beprobung, Whole Genome Amplification und MiSeq (Illumina)-Hochdurchsatzsequenzierung gewonnen. Diese Untersuchungen werden die Diversität der mikrobiellen Abbauwege für CH3Cl erfassen und letztlich die Entdeckung neuer Methyltransferasen und weiterer Gene, die am CH3Cl Stoffwechsel beteiligt sind, ermöglichen. Dieser metagenomische Ansatz wird neue Einsichten in den Stoffwechsel von CH3Cl-abbauenden Gemeinschaften in Böden, der Phyllosphäre und Wolken ermöglichen. Kinetische und Isotopendaten werden zu einer Einschätzung zur quantitativen Bedeutung mikrobieller Senken für das globale CH3Cl-Budget führen.
Die Aufgabenstellung für diesen Teil des Verbundprojektes besteht darin, für einige ausgewählte Riff-Organismen in der Region Spermonde und in der Savu-Sea eine Bestandsaufnahme im Hinblick auf ihre Diversität und ihre Populationsstrukturen und gleichzeitig eine Analyse ihrer Veränderungen in Abhängigkeit von ihrer Nutzung durch den Menschen (Fischerei) und die aktuellen Folgeschäden für die Umwelt anzufertigen. Dabei geht es nicht (mehr) um Fragen der grundlegenden Modellbildung dieser Zusammenhänge, sondern um die beispielhafte Untersuchung konkreter aktueller Fälle, bei denen die als Lebensgrundlage der dortigen Menschen wichtigen und dementsprechend kommerziell interessanten Arten oder solche, die aus ökologischen Gründen von besonderer Bedeutung sind, gefährdet sind. Aus den geplanten genetischen Analysen wird ersichtlich werden, in welchem Maße ihr aktueller Bestand oder sogar ihre Bestandserholung gefährdet ist und welche Seegebiete für ihren Schutz von besonderer Bedeutung sind. Gemeinsam mit Dr. Agus Nuryanto, Universität Jenderal Soedierman, und den Mitarbeitern der anderen Teilprojekte werden von Dr. J. Timm, UniHB, und Prof. M. Kochzius, FU Brüssel, in den indonesischen Regionen Gewebeproben der Organismen gesammelt und in Bremen im Labor analysiert. Die Analyse besteht in der Extraktion der DNA, der Auswahl der geeigneten genetischen Marker, der Amplifikation und Sequenzierung entsprechender DNA-Abschnitte, der bioinformatischen Datenanalyse und der Datenbereitstellung für die gemeinsame Ergebnisinterpretation mit den Projektpartnern.
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).
Entwicklung von Methoden zur Qualitätssicherung von forstlichem Vermehrungsgut am Beispiel der Douglasie Kurzbeschreibung per E-Mail senden: Sie können folgende Kurzbeschreibung verwenden (maximal 3.000 Zeichen): Bei der Qualität von forstlichem Vermehrungsgut wird die Gesundheit des Saatgutes wenig beachtet, obwohl die Auswahl von Saatgut für eine erfolgreiche Pflanzenproduktion und die Begründung von Waldbeständen unverzichtbar ist. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Qualitätssicherung und Verringerung des wirtschaftlichen Risikos bei der Produktion von Forstgehölzen. Am Beispiel der Douglasie und des Erregers Rostige Douglasienschütte werden Methoden zur Inaktivierung des Pilzes in Pflanzenzellen erarbeitet sowie, basierend auf der Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP), ein schnelles und kostengünstiges Nachweisverfahren zur frühzeitigen Identifizierung eines Befalls entwickelt. In Anlehnung an die im Obstbau gängige Praxis, wird der Forstwirtschaft eine Technik zur Verfügung gestellt, die es dem Waldbesitzer/Baumschüler ermöglicht, Saatgut mit niedrigem oder keinem Erregerbefall zu verwenden. Das Institut für Pflanzenkultur erarbeitet eine Methode zur Kultivierung von Rhabdocline pseudotsugae auf künstlichen Nährmedien. Daneben wird die mikrobielle Begleitflora (Pilze und Bakterien) von Saatgut, Keimlingen und in vitro Kulturen von Douglasie untersucht. Diese soll charakterisiert und auf antagonistische Fähigkeiten gegen den Erreger getestet werden. Zur Verringerung der Belastung wird eine Methode zur Inaktivierung von R. pseudotsugae in Pflanzenzellen entwickelt. Dazu wird Pflanzenmaterial mit Fungiziden, Suspensionen der isolierten Endophyten sowie bekannten Antagonisten behandelt. Die entwickelten Methoden werden unter Marktbedingungen getestet. Zur Dissemination des erreichten Wissens und der erarbeiteten Methoden werden Workshops mit Entscheidern durchgeführt. Ein Ziel ist die Entwicklung von Schwellenwerten für Phytopathogene in Saatgut.
Bei der Qualität von forstlichem Vermehrungsgut wird die Gesundheit des Saatgutes wenig beachtet, obwohl die Auswahl von Saatgut für eine erfolgreiche Pflanzenproduktion und die Begründung von Waldbeständen unverzichtbar ist. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Qualitätssicherung und Verringerung des wirtschaftlichen Risikos bei der Produktion von Forstgehölzen. Am Beispiel der Douglasie und des Erregers Rostige Douglasienschütte werden Methoden zur Inaktivierung des Pilzes in Pflanzenzellen erarbeitet sowie, basierend auf der Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP), ein schnelles und kostengünstiges Nachweisverfahren zur frühzeitigen Identifizierung eines Befalls entwickelt. In Anlehnung an die im Obstbau gängige Praxis, wird der Forstwirtschaft eine Technik zur Verfügung gestellt, die es dem Waldbesitzer/Baumschüler ermöglicht, Saatgut mit niedrigem oder keinem Erregerbefall zu verwenden. Arbeitspaket Projektteil B B1 Evaluierung und Selektion von Pflanzenmaterial B2 Anzucht und Bereitstellung von Pflanzenmaterial B3 Bereitstellung von Inokulationmaterial B4 Öffentlichkeitsarbeit/Markteinführung B5 Proof of Concept.
Bei der Qualität von forstlichem Vermehrungsgut wird die Gesundheit des Saatgutes wenig beachtet, obwohl die Auswahl von Saatgut für eine erfolgreiche Pflanzenproduktion und die Begründung von Waldbeständen unverzichtbar ist. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Qualitätssicherung und Verringerung des wirtschaftlichen Risikos bei der Produktion von Forstgehölzen. Am Beispiel der Douglasie und des Erregers Rostige Douglasienschütte werden Methoden zur Inaktivierung des Pilzes in Pflanzenzellen erarbeitet sowie, basierend auf der Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP), ein schnelles und kostengünstiges Nachweisverfahren zur frühzeitigen Identifizierung eines Befalls entwickelt. In Anlehnung an die im Obstbau gängige Praxis, wird der Forstwirtschaft eine Technik zur Verfügung gestellt, die es dem Waldbesitzer/Baumschüler ermöglicht, Saatgut mit niedrigem oder keinem Erregerbefall zu verwenden. Die AG Molekulare Gehölzphysiologie ist für die Bearbeitung folgender Arbeitspakete zuständig: C1 - Entwicklung eines Schnelltests zum Nachweis von Rhabdocline pseudotsugae C2 - Visualisierung von Amplifikationsprodukten C3 - Optimierung der DNA-Extraktion für LAMP C4 - Risikobewertung eines frühzeitigen Rhabdocline-Befalls auf die Pflanzenentwicklung C5 - Publikation von Ergebnissen.
Die wesentlichen Ziele des Verbundvorhabens bestehen darin, (i) die Stoffwechselwege und aktiven Schlüsselorganismen in unterschiedlichen Biogasprozessen und Zuständen zu bestimmen und (ii) ein thermodynamisches Modell der anaeroben Vergärung zu entwickeln, das mit den entsprechend notwendigen, biologisch relevanten Daten untermauert ist. Die Ziele des TV1 liegen in den Bereichen Anlagenbetrieb (ILT) und mikro/molekularbiologische Analytik (AQU). Maissilage wird im einstufigen Durchflussbetrieb (i) mesophil und (ii) thermophil zu Biogas vergoren. Zur Untersuchung der Prozesszustände (a) effizienter stabiler Betrieb und (b) Prozessstörung wird die organische Raumbelastung (OLR) kontinuierlich gesteigert, wobei den Biozönosen zu (a) und (b) ein Puls isotopenmarkierter Maissilage für die metabolischen Studien zugesetzt wird. Anhand konventioneller physiko-chemischer sowie molekularbiologischer Parameter wird der Prozesszustand diagnostiziert. Proben werden den Projektpartnern bereitgestellt. TV1 untersucht Amplikons und Transkripte der Funktionsgene mcrA/mrtA (methanogene Archaeen) und fhs sowie hydA (syntrophe Intermediatoxidierer) qualitativ und quantitativ. In der Zusammenschau werden die zustandsspezifisch relevanten, beschrittenen Stoffwechselwege identifiziert. Die Ergebnisse fließen in das Stoffwechsel- bzw. thermodynamische Modell ein. Die molekularbiologischen Nachweismethoden sollen für eine optimierte Sensorik/Diagnostik verbessert werden.
TV3 bestimmt Stoffwechselintermediate und potenzielle Störstoffe. Aktive Maissilage verwertende Mikroorganismen werden nach Pulsmarkierung mit 13C-Mais mittels rRNA stabiler Isotopenbeprobung identifiziert. Durch zeitlich aufgelöste Analysen werden hydrolytische/primäre Gärer, Syntrophe, sowie Methanogene identifiziert. 13C-markierte Transkriptome identifizieren aktive schlüsselenzymkodierende Funktionsgene. Die vergleichende Analyse von stabilem und gestörtem Zustand erlaubt die Identifizierung von der Störung betroffener Mikroben bzw. Schlüsselgene, welche als Grundlage für die Entwicklung quantitativer molekularer Zustandsanalytik eingesetzt werden. Schlüsselorganismen werden isoliert und charakterisiert. TV3 leistet einen Beitrag zur Verbesserung des Stoffwechsel/thermodynamischen Modells und der molekularen Zustandsanalytik von Biogasfermentern. AP2 Biochemische Prozessanalytik von Störstoffen, Intermediaten und Produkten der anaeroben Fütterungskette. Bestimmung von 13C-markierten Fettsäuren während der stabilen Isotopenbeprobung (RNA-SIP). AP3 'In situ' RNA-SIP mit 13C-Mais, die Präparation der 13C-markierten RNA, Identifikation 13C-marikierter Organismen und Schlüsselgene mit Hilfe von 16S rRNA Amplikon und mRNA-Transkriptom Illuminasequenzierungen. AP4 Präparation/Evaluierung von DNA und RNA aus dem Fermenter. Weiterentwicklung von qPCR basierten Methoden auf Basis des mRNA-Transkriptoms (AP3). AP5 Aus DNA sowie RNA von AP4 werden funktionelle Gene amplifiziert und sequenziert. AP6 Funktionelle Gene und Transkripte werden mittels spezifischer quantitativer PCR vermessen. AP7 Hydrolytische/gärende, syntrophe und methanogene Schlüssel-Mikroben werden isoliert. Deren Relevanz soll durch die molekularen Daten (APs 3-6) evaluiert werden. AP8 Genomsequenzierung und metabolische Rekonstruktion von Isolaten. AP9 Daten werden zur Entwicklung des Stoffwechselmodells aufbereitet. AP10 Verbesserung der molekularbiologischen Analytik für die Zustandsdiagnostik.
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| Bund | 60 |
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