Selbst in tiefen Sedimentschichten unter z.T. mehreren Kilometern mächtiger Sedimentbedeckung finden sich noch aktive Mikroorganismen. Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur im Untergrund an und überschreitet irgendwann die Grenze bis zu welcher Leben möglich ist. Die bisher festgestellte Temperaturobergrenze von Leben auf der Erde wurden an Mikroorganismen von hydrothermalen Systemen, sogenannten Schwarzen Rauchern gemessen und liegt bei ca. 120 Grad C. In Sedimenten hingegen liegt die Grenze deutlich niedriger. Messdaten aus Ölfeldern deuten auf eine Grenze von ca. 80 Grad C hin. Diese Diskrepanz zwischen hydrothermalen und sedimentären Systemen wurde dadurch erklärt, dass die Mikroorganismen in Sedimenten nicht genügend Energie gewinnen können um die bei hohen Temperaturen verstärkt notwendigen Reparaturen ihrer Zellbestandteile wie DNA und Proteinen durchzuführen. Interessanterweise lässt sich metabolische Aktivität bei extrem hohen Temperaturen nur dann nachweisen, wenn die Experimente unter hohem Druck stattfinden. IODP Expedition 370 wurde spezifisch zur Klärung der Frage nach dem Temperaturlimit von Leben in sedimentären Systemen durchgeführt. Im Nankai Graben vor der Küste Japans herrscht ein recht hoher geothermischer Gradient von ca. 100 Grad C/km, d.h. das gesamte Temperaturspektrum in dem Leben möglich ist erstreckt sich über ein Tiefeninterval von etwas mehr als einem Kilometer. Durch modernste Bohr- und Labortechniken war es möglich, Proben von höchster Qualität zu gewinnen, welche garantiert frei von Kontamination sind. Die Expedition hat einen stark interdisziplinären Charakter, so dass eine Vielzahl von biologischen und chemischen Parameter gemessen wurde, welche eine detaillierte Charakterisierung des Sediments erlauben. Das beantragte Projekt ist ein wichtiger Teil der Expedition, da Sulfatreduktion der quantitativ wichtigste anaerobe Prozess für den Abbau von organischem Material im Meeresboden ist. Im Rahmen einer MSc Arbeit wurden bereits erste Messungen durchgeführt. Diese konnten zeigen das Sulfatreduktion über die gesamte Kernlänge messbar ist, wenn auch z.T. mit extrem geringen Raten. Im Rahmen des beantragten Projekts sollen weitere Messungen durchgeführt werden, unter anderem auch unter hohem Druck. Dazu soll ein Hochdruck Temperatur-Gradientenblock gebaut und betrieben werden. Neben Sedimenten von IODP Exp. 370 sollen weitere Experimente mit hydrothermal beeinflusstem Sediment aus dem Guaymas Becken durchgeführt werden. Ein Vergleich zwischen diesen beiden Sedimenten soll weitere Einblicke in einen der wichtigsten biologischen Prozesse im Meeresboden liefern und ein besseres Verständnis über die Grenzen von Leben im allgemeinen.
Erfassung der Planktonbiomasse des Bodensee-Obersees mit rasch, z.T. kontiunierlich messbaren Summenparametern (Protein, Algenpigmente, in-vivo-Fluoreszenz des Phytoplanktons, Coulter-Counter-Volumen, ATP) als Grundlage fuer genauere Biomassenbilanzierungen. Die Messungen werden in woechentlichem Abstand in je 12 bis 42 Seewasserproben durchgefuehrt.
Dem Antrag liegt die Hypothese zugrunde, wonach ELIPs Xanthophyll-bindende Proteine sind, die der Abstrahlung überschüssiger und gefährlicher Lichtenergie dienen. Diese These soll geprüft werden, indem ELIP-mRNA-Sequenzen in Antisenseorientierung in Lutein-freie Tomatenpflanzen integriert werden. Diese Pflanzen sollten empfindlich gegen hohe Lichtflüsse sein. Zusätzlich wird die Expression der ELIPs auf mRNA- und Proteinebene untersucht. Dazu sollen Antikörper gegen den Aminoterminus der ELIPs gewonnen und die ELIP-Expression im Wildtyp, in transgenen Pflanzen, und in deren Fruchtentwicklung untersucht werden. Der zweite Teil des Antrages ist der Beantwortung der Frage gewidmet, in welchen Zelltypen von C4-Pflanzen (Bündelscheiden oder Mesophyll) ELIPs exprimiert werden. Diese Frage soll mit Methoden der Immunbiologie auf mikroskopischer Ebene analysiert werden. Mit Antikörpern gegen phosphorylierte Aminosäuren wird geprüft, welchen Einfluss Proteinkinasen auf die Integration und Stabilität von ELIPs besitzen. Zusätzlich werden nqp-Mutanten von Ararbidopsis auf die Expression von ELIPs untersucht. Die Vorhaben werden in Zusammenarbeit mit ausländischen Gruppen durchgeführt.
Comprehension of belowground competition between plant species is a central part in understanding the complex interactions in intercropped agricultural systems, between crops and weeds as well as in natural ecosystems. So far, no simple and rapid method for species discrimination of roots in the soil exists. We will be developing a method for root discrimination of various species based on Fourier Transform Infrared (FTIR)-Attenuated Total Reflexion (ATR) Spectroscopy and expanding its application to the field. The absorbance patterns of FTIR-ATR spectra represent the chemical sample composition like an individual fingerprint. By means of multivariate methods, spectra will be grouped according to spectral and chemical similarity in order to achieve species discrimination. We will investigate pea and oat roots as well as maize and barnyard grass roots using various cultivars/proveniences grown in the greenhouse. Pea and oat are recommendable species for intercropping to achieve superior grain and protein yields in an environmentally sustainable manner. To evaluate the effects of intercropping on root distribution in the field, root segments will be measured directly at the soil profile wall using a mobile FTIR spectrometer. By extracting the main root compounds (lipids, proteins, carbohydrates) and recording their FTIR-ATR spectra as references, we will elucidate the chemical basis of species-specific differences.
Steroid hormones are essential in orchestrating oocyte maturation, i.e. estrogens of follicular origin support the development of the female gamete and fertilization. In this project the concentration of free and conjugated estrogens during follicular development will be analysed and compared to local concentrations in the developing follicle. Cattle are suitable animal models because of the accessibility and suitability for frequent examination and sampling. Furthermore, it has been useful for understanding several features of human reproduction including follicular dynamics, the fate of the emerging follicles is orchestrated mainly by gonadotropins and steroid hormones in a similar manner. Ovarian SULT1E1 participates locally in the regulation of follicular estrogen activity. The ESTcatalysed down-regulation of estrogen activity enables normal ovulation. Conversely, sulfoconjugated estrogens may also be precursors of the production of free estrogens depending on estrogen sulfatase (StS) acitivity. In mammals, follicular luteinisation/ovulation is triggered by a surge in LH and is characterised by numerous physical and biochemical changes, including the decreased production of estradiol (E2). This loss in E2 biosynthetic capacity has been explained by a marked decrease in the expression of key steroidogenic enzymes involved in the follicular production of active estrogens. However, little is known about the regulation of enzymes/proteins responsible for the inactivation and elimination of estrogens, as mediated for example by EST during this period.
We will compare the role of an RNA-binding protein in floral transition in Arabidopsis thaliana and Hordeum vulgare. The RNA-binding protein AtGRP7 promotes floral transition mainly by downregulating the floral repressor FLC via the autonomous pathway. Based on our observation that AtGRP7 affects the steady-state abundance of a suite of microRNA precursors, we will globally compare the small RNA component of the transcriptome during FTi regulation in wild type plants and AtGRP7 overexpressors by deep sequencing. This will extend the knowledge on small RNAs associated with floral transition and provide insights into the regulatory network downstream of this RNA-binding protein. Further, we will address the question how AtGRP7 orthologues function in crop species lacking FLC homologues. A barley line with highly elevated levels of the AtGRP7 orthologue HvGR-RBP1 shows accelerated FTi and preanthesis development when compared to a near-isogenic parent with very low expression of this gene. We will characterize in detail flowering of this line with respect to different photoperiods and its vernalization requirement. We will employ a TILLING approach to further delineate the function of HvGR-RBP1 in flowering. A candidate gene approach to identify downstream targets will provide insights into the signaling pathways through which HvGR-RBP1 influences FTi. This project contributes to the development of a functional cross-species network of FTi regulators, the major strategic aim of the SPP.
Die Versorgung mit hochwertigem Eiweiss fuer die menschliche und tierische Ernaehrung ist ein wichtiges Problem in der Welt und auch fuer Europa geworden. Hierzu kann in erster Linie die Zuechtung auf hoehere Eiweissgehalte und auf Verbesserung der Eiweissqualitaet durch Selektion von Formen mit hoeheren Anteilen an essentiellen Aminosaeuren einen wesentlichen Beitrag liefern. So wurde begonnen mit der Selektion von Sonnenblumensorten mit hoeheren Proteinanteilen, Kreuzungen mit Nacktgersten mit hohem Proteingehalt und hohen Lysinanteilen und ebenfalls bei Mais sind angelaufen. Auch bei Raps wird in Kuerze ein Arbeitsprogramm mit dem Ziel Erhoehung des Futterwertes der Rueckstaende anlaufen.
Cellulose stellt den am häufigsten vorkommenden Naturstoff unseres Planeten dar. Mit einer pflanzlichen Weltjahresproduktion von ca. 180 Milliarden Tonnen (Engelhardt, j. Carbohydr. Eur. 12, 5-14 (1995)) ist Cellulose der bedeutendste nachwachsende Rohstoff. Dieses Biopolymer findet außer in der Papier-, Pharma- und Textilindustrie in vielen anderen Bereichen (z.B. Medizin, Kosmetik, Kunststoff-Industrie) reichliche Verwendung. Trotz der großen wirtschaftlichen Bedeutung und über drei Jahrzehnten intensiver Forschung ist bisher nicht bekannt, wie Cellulose in der Pflanze gebildet wird. Informationen über die Gene und die dazugehörigen Enzyme, die die Cellulose synthetisieren, würden neue Möglichkeiten eröffnet bis hin zu transgenen Pflanzen mit erhöhtem Cellulosegehalt, einer verbesserten Qualität, aber auch der Entwicklung ganz neuer Herbizide, die gezielt die Cellulosebiosynthese z. B. von Unkräutern inhibieren können. Die Zielsetzung dieses Projektes ist es, die Proteine die an der Cellulosesynthese beteiligt sind, unter Aktivitätserhalt zu isolieren und zu charakterisieren sowie die entsprechenden Gene zu identifizieren, um so erstmals den molekularen Mechanismus der pflanzlichen Cellulosebiosynthese aufzuklären.
Es ist eine Kombination von Wachstums- und Bilanzversuchen mit dem Ziel der Optimierung der Versorgung wachsender Broiler mit Phosphor (P) vorgesehen. Das Projekt gliedert sich in zwei Blöcke: 1. In Dosis-Wirkungs-Studien sollen quantitativ die Beziehung zwischen der Höhe der P-Versorgung und der Wachstumsleistung, dem Futterverzehr, dem Ansatz von Protein, Energie- und Mineralstoffen beschrieben werden. Es wird untersucht, ob die Höhe der Lebendmasse oder das Geschlecht einen Einfluss auf diese Dosis-Wirkungs-Beziehungen ausüben. Die Steigerung der P-Versorgung wird in diesen Versuchen mit einer hoch verwertbaren mineralischen P-Quelle vorgenommen. 2. In einer Reihe von Bilanzversuchen soll eine Methode erarbeitet werden, die zur routinemäßigen Bestimmung der Verwertbarkeit unterschiedlicher P-Quellen und zur Bestimmung der Effizienz von Phytasen herangezogen werden kann. Es wird geprüft, (a) in welchem Bereich der P-Aufnahme eine solche Bewertung sinnvoll ist, (b) welchen Einfluss die Höhe der Versorgung mit Calcium bzw. das Ca: P-Verhältnis auf die P-Verwertung ausübt, (c) ob die Ermittlung der Gesamtausscheidungen ein hinreichend genaues Kriterium ist oder ob die praecaecale Verdaulichkeit für P bestimmt werden sollte und (d) ob das Alter bzw. die Höhe der Lebendmasse der Tiere einen Einfluss auf die P-Verwertung ausübt. Das Projekt strebt die Optimierung der P-Versorgung in der Broilermast an mit den Zielen, den Einsatz mineralischer P-Quellen zu minimieren, betriebliche Nährstoffkreisläufe zu entlasten, P-Ressourcen zur schonen und Futterkosten einzusparen.
Hauptbestandteile der Gülle sind Kot und Harn. Anfallende Mengen und Zusammensetzung sind fütterungsabhängig. Mit der eiweißreduzierten Fütterung werden vor allem die Nieren entlastet. Sie müssen weniger Ammoniak aufgrund der reduzierten Aminosäurendesaminierung aus dem Blutplasma filtern und zu Harnstoff synthetisieren. Das Schwein benötigt weniger Wasser, um den Harnstoff zu lösen und auszuschleusen. Die Folge ist eine geringere abgesetzte Harnmenge. Da die abgesetzte Kotmenge in etwa gleich bleibt, produziert das Mastschwein weniger Gülle. Sie besitzt aber einen höheren Trockensubstanzgehalt. Es ändern sich sowohl ihre chemischen als auch ihre physikalischen Eigenschaften. Dies hat Auswirkungen auf das Emissionsverhalten, was sowohl gasförmige Nährstoffverluste als auch Geruchsstoffströme, Geruchsintensität und Geruchsempfindung (Hedonik) betrifft. Es sollen deshalb grundlegende Untersuchungen zur Emission von Geruchs- und Schadgasen für Güllen verschieden gefütterter Mastschweine durchgeführt werden. Die Ergebnisse sollen Grundlage vor allem für die emissionsrelevante Beurteilung von verschiedenen Haltungsverfahren und Fütterungsstrategien in der Mastschweinehaltung sein.
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