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Allianz FuPol (Phase II): Funktionalisierung von Polymeren - Teilprojekt E

Das Projekt "Allianz FuPol (Phase II): Funktionalisierung von Polymeren - Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Institut für Biochemie, Lehrstuhl für Mikrobiologie und Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Im Fokus der 2. Förderphase der Allianz steht die Weiterentwicklung von neuen biotechnologischen Anwendungen bis in den industriellen Maßstab in der Waschmittel- und Textilindustrie. Hierzu werden Funktionalisierungen an synthetischen Polymeren den Herstellungsprozess, bzw. die Veredelung von Textilien ermöglichen sowie eine Verbesserung der Faserpflege während des Waschgangs gewährleisten. Im Teilprojekt 'Waschmittel für synthetische Textilien' werden die vielversprechenden Enzyme, welche in aussagekräftigen Vortests oder bereits bei der Waschperformance eine Aktivität gezeigt hatten, in ihren Eigenschaften verbessert (EC, ABE, UL). ABE und EC verbessern die Enzymproduktion, führen ein Upscaling für den industriellen Maßstab durch und entwickeln das Downstream processing. HKL wird die entwickelten Enzyme auf die Eignung im Waschvorgang überprüfen und eine Waschmittelformulierung entwickeln. Im Teilprojekt 'Veredelung von Garnen' wird die Funktionalisierung von Ankerpeptiden zur Veredelung von Garnen weiterentwickelt und einem Upscaling unterzogen, so dass der Partner COATS ausreichende Mengen testen kann (IAP). EC entwickelt das entsprechende Produktionssystem für die Peptide bis in den industriellen Maßstab, wobei auch das Downstream processing eine entscheidende Rolle spielt. EC und IAP arbeiten gemeinsam an der Prozessführung für eine skalierbare Funktionalisierung von Ankerpeptiden. COATS testet die Konjugate, speziell solche die eine Färbung von flächigen Geweben oder eine Abdichtung von Nähten während des Nähprozesses ermöglichen, in der Anwendung.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Drought stress during grain filling can result in reduced grain filland subsequent loss in grain yield. As part of GABI-GRAIN, this projectaims to identify novel exotic proteins associated with improved droughttolerance during grain filling in barley. To achieve this aim a set ofspring barley introgression lines (S42-ILs) that originate from thecross Scarlett (H. vulgare) x ISR42-8 (H. spontaneum) (Schmalenbach etal. 2008 ) were screened for drought tolerance during grain filling. Intotal 49 S42-ILs and Scarlett as the control genotype were grown in theglasshouse using an automated irrigation system. At 10 days postanthesis (DPA) the irrigation system was set to provide well-wateredand drought stress conditions. Plants were scored for physiologicaltraits including flowering time, grain maturity, biomass, number ofears, grains per ear, thousand grain weight, grain yield and harvestindex. This phenotype data was then used for line by trait associationstudies to identify quantitative trait loci (QTL). This analysisidentified exotic alleles associated with increased and also decreasedplant performance under drought stress. Furthermore, we could alsoconfirm several QTL detected in previous field experiments using thisS42-IL population. To understand the molecular mechanism controllingidentified QTL a proteomics study is underway. From selected droughttolerant S42-ILs and Scarlett that have been grown under well-wateredand drought stress conditions proteins will be extracted from grainsamples collected at 12, 16, 20 and 24 DPA. Differentially expressedproteins will then be detected using quantitative 2D gelelectrophoresis. Identified proteins associated with improved droughttolerance can then potentially be used as diagnostic bio-markers toassist in the selection of higher yielding barley lines under droughtconditions. Furthermore, this research will give a greaterunderstanding of the genetic and biochemical mechanisms that controldrought tolerance in barley.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Landschaftsbiogeochemie durchgeführt. StaPlaRes entwickelt neuartige Technologien im Rahmen der Harnstoff-Düngung mit dem Ziel größtmöglicher Ressourceneffizienz und Umweltschonung. Geprüft werden zwei innovative Verfahren: (1) Stabilisierung: Die kombinierten N-Stabilisierung mit Urease- und Nitrifikationshemmern soll eine signifikante Minderung von N-Verlusten bewirken. (2) Injektion: Durch ein spezielles Side-Dressing, bei dem Harnstoff auch in stehenden Beständen platziert werden kann, sollen NH3-Verluste gemindert werden. Begleitend erfolgen Versuche zum verlustmindernden und ertragssteigenden Potenzial der innovativen Technologien im Gewächshaus. Zentrales Ziel aller Maßnahmen ist die signifikante Erhöhung der N-Effizienz und eine deutliche Senkung der Dünger-N-Verluste. Die Bewertung der Verfahren erfolgt über mittels Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen. Es wurden sechs Arbeitspakete (AP) definiert. Das zentrale Versuchsmodul ist ein dreigliedriger Fruchtfolgeversuch (AP 1). Außerdem werden gasförmige N-Verluste in Form von NH3 (AP 2) und N2O (AP 3) gemessen. In begleitenden Gewächshaus-, Labor- und Lysimeterversuchen werden Effekte der Stabilisierung und Injektion auf N-Umsatzprozesse untersucht (AP 4). Eine weiterführende Bewertung erfolgt durch Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen (AP 5). Der Verbund beinhaltet den zeitnahen Transfer der Erkenntnisse in die landwirtschaftliche Praxis (AP 6). In Teilprojekt 5 werden AP 3 und AP 4 bearbeitet. Schwerpunkte sind die Koordination der Messungen und Berechnungen von N2O-Verlusten sowie Modellversuche zur Denitrifikation.

Teilprojekt 8

Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie durchgeführt. StaPlaRes entwickelt neuartige Technologien im Rahmen der Harnstoff-Düngung mit dem Ziel größtmöglicher Ressourceneffizienz und Umweltschonung. Geprüft werden zwei innovative Verfahren: (1) Stabilisierung: Die kombinierten N-Stabilisierung mit Urease- und Nitrifikationshemmern soll eine signifikante Minderung von N-Verlusten bewirken. (2) Injektion: Durch ein spezielles Side-Dressing, bei dem Harnstoff auch in stehenden Beständen platziert werden kann, sollen NH3-Verluste gemindert werden. Begleitend erfolgen Versuche zum verlustmindernden und ertragssteigenden Potenzial der innovativen Technologien im Gewächshaus. Zentrales Ziel aller Maßnahmen ist die signifikante Erhöhung der N-Effizienz und eine deutliche Senkung der Dünger-N-Verluste. Die Bewertung der Verfahren erfolgt über mittels Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen. Es wurden sechs Arbeitspakete (AP) definiert. Das zentrale Versuchsmodul ist ein dreigliedriger Fruchtfolgeversuch (AP 1). Außerdem werden gasförmige N-Verluste in Form von NH3 (AP 2) und N2O (AP 3) gemessen. In begleitenden Gewächshaus-, Labor- und Lysimeterversuchen werden Effekte der Stabilisierung und Injektion auf N-Umsatzprozesse untersucht (AP 4). Eine weiterführende Bewertung erfolgt durch Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen (AP 5). Der Verbund beinhaltet den zeitnahen Transfer der Erkenntnisse in die landwirtschaftliche Praxis (AP 6). In Teilprojekt 8 werden AP 4 und AP 6 bearbeitet. Schwerpunkte sind Lysimeterversuche, die Einbeziehung von Ergebnissen in ein neues Düngebedarfs- und Bilanzierungsmodell sowie der Wissenstransfer.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Pappeln werden in Kurzumtriebsplantagen (KUP) für die Produktion von Bioenergie angebaut. Während der gesamten Zeit ist die Plantage Pilzerregern ausgesetzt, die schwere Schäden an den Bäumen verursachen können. Die meisten der schädlichen Pilzerreger bei der Pappel sind biotrophe Rostpilze der Gattung Melampsora. Die kosmopolitische Art Melampsora larici-populina stellt die größte Bedrohung für Pappelplantagen dar, da sie jährlich Wachstumseinbußen von bis zu 50 Prozent verursacht. Pflanzen erkennen Pilze über Rezeptoren, die das Pathogen-assoziierte molekulare Muster ('pathogen-associated molecular pattern'; PAMP) Chitin als Ligand binden. Wesentliche Bestandteile dieser Chitin-Rezeptoren sind 'Lysin-Motif-Receptor-Like-Kinasen' (LysM-RLKs). Analysen der Chitin-Signalkette in dikotyledonen Pflanzen zeigen, dass enzymatisch aktive und inaktive LysM-RLKs miteinander interagieren müssen, um einen funktionellen Rezeptor zu bilden. Die Wahrnehmung des Chitins löst in Pflanzen eine Immunantwort aus, die zu einer Resistenz gegen den Eindringling führen kann. Auf der anderen Seite müssen pilzliche Symbionten diese Immunantwort umgehen oder unterdrücken, um die Etablierung einer Mykorrhizierung zu erreichen. In dieser Hinsicht könnten LysM-Effektoren als Modulatoren der pflanzliche Immunantwort eine Rolle spielen. Ferner wird die Kommunikation zwischen der Pflanze und dem Mykorrhizapilz durch pilzliche Myc-Faktoren erleichtert, die von LysM-Rezeptoren des Wirts wahrgenommen werden. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, LysM-RLK-Gene in Pappeln und LysM-Effektor-Gene in dem Mykorrhiza-Pilz Laccaria bicolor zu identifizieren. Diese Gene sollen funktionell charakterisiert werden, um dann ausgewählte Gene für die Verbesserung von Pathogenresistenz und Mykorrhizierung zu nutzen. Zu diesem Zweck werden transgene Linien hergestellt. Zusätzlich ist geplant CRISPR/Cas9 zur Genom-Editierung zu verwenden.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme durchgeführt. StaPlaRes entwickelt neuartige Technologien im Rahmen der Harnstoff-Düngung mit dem Ziel größtmöglicher Ressourceneffizienz und Umweltschonung. Geprüft werden zwei innovative Verfahren: (1) Stabilisierung: Die kombinierten N-Stabilisierung mit Urease- und Nitrifikationshemmern soll eine signifikante Minderung von N-Verlusten bewirken. (2) Injektion: Durch ein spezielles Side-Dressing, bei dem Harnstoff auch in stehenden Beständen platziert werden kann, sollen NH3-Verluste gemindert werden. Begleitend erfolgen Versuche zum verlustmindernden und ertragssteigenden Potenzial der innovativen Technologien im Gewächshaus. Zentrales Ziel aller Maßnahmen ist die signifikante Erhöhung der N-Effizienz und eine deutliche Senkung der Dünger-N-Verluste. Die Bewertung der Verfahren erfolgt über mittels Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen. Es wurden sechs Arbeitspakete (AP) definiert. Das zentrale Versuchsmodul ist ein dreigliedriger Fruchtfolgeversuch (AP 1). Außerdem werden gasförmige N-Verluste in Form von NH3 (AP 2) und N2O (AP 3) gemessen. In begleitenden Gewächshaus-, Labor- und Lysimeterversuchen werden Effekte der Stabilisierung und Injektion auf N-Umsatzprozesse untersucht (AP 4). Eine weiterführende Bewertung erfolgt durch Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen (AP 5). Der Verbund beinhaltet den zeitnahen Transfer der Erkenntnisse in die landwirtschaftliche Praxis (AP 6). In Teilprojekt 3 werden AP 1 bis 3 sowie AP 6 bearbeitet. Schwerpunkte sind ein Fruchtfolgeversuch inklusive N2O- und NH3-Messungen sowie der Wissenstransfer.

Does energy, water and gas transport determine carbon sequestration and methane release in anoxic peatland soils? - Testing a novel hypothesis

Das Projekt "Does energy, water and gas transport determine carbon sequestration and methane release in anoxic peatland soils? - Testing a novel hypothesis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Landschaftsökologie durchgeführt. Northern peatlands represent an important global carbon stock and source of methane to the atmosphere. The long-term fate of carbon in these environments under changed hydrologic conditions is thus of considerable scientific importance. Our knowledge of peatland carbon cycling is especially deficient with respect to the effects of energy-, water-, and gas transport that may ultimately control carbon sequestration and methane release. We will address this research gap using peat soil model systems in which geochemical conditions, water and gas transport can be controlled and the effects on key processes in anaerobic peat decomposition and methane release be quantified. Preliminary work documented that absence of water transport can result in an inactivation of peat decomposition and methane release. The quantitative effects of increased rates of water and gas transport on key processes in peat decomposition urgently need to be addressed and the effect of physical and chemical conditions to be identified. Specifically, the project will analyze:- how accumulation of carbon dioxide and methane in peats diminishes methane release and anaerobic respiration and whether such effects can be attributed to a lack of free energy,- how such product inhibition is controlled by geochemical and physical factors, such as temperature, soil acidity and chemical quality of the peat,- how enzymatic activity responds to accumulation of carbon dioxide and methane, and geochemical and physical factors,- how and to what extent rates of solute transport and ebullition control methanogenic decomposition in peats, - if residence time of water in peats can be used to predict rates of anaerobic peat decomposition in peatlands. Apart from closing an important knowledge gap, the project provides process-level data for the improvement of ecosystem models that aim at understanding and predicting the response of peatland carbon cycling to changing hydrologic conditions. Progress in this direction will allow for a more accurate analysis of climate change impacts on this important type of ecosystem in future studies.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rauch Landmaschinenfabrik GmbH durchgeführt. StaPlaRes entwickelt neuartige Technologien im Rahmen der Harnstoff-Düngung mit dem Ziel größtmöglicher Ressourceneffizienz und Umweltschonung. Geprüft werden zwei innovative Verfahren: (1) Stabilisierung: Die kombinierten N-Stabilisierung mit Urease- und Nitrifikationshemmern soll eine signifikante Minderung von N-Verlusten bewirken. (2) Injektion: Durch ein spezielles Side-Dressing, bei dem Harnstoff auch in stehenden Beständen platziert werden kann, sollen NH3-Verluste gemindert werden. Begleitend erfolgen Versuche zum verlustmindernden und ertragssteigenden Potenzial der innovativen Technologien im Gewächshaus. Zentrales Ziel aller Maßnahmen ist die signifikante Erhöhung der N-Effizienz und eine deutliche Senkung der Dünger-N-Verluste. Die Bewertung der Verfahren erfolgt über mittels Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen. Es wurden sechs Arbeitspakete (AP) definiert. Das zentrale Versuchsmodul ist ein dreigliedriger Fruchtfolgeversuch (AP 1). Außerdem werden gasförmige N-Verluste in Form von NH3 (AP 2) und N2O (AP 3) gemessen. In begleitenden Gewächshaus-, Labor- und Lysimeterversuchen werden Effekte der Stabilisierung und Injektion auf N-Umsatzprozesse untersucht (AP 4). Eine weiterführende Bewertung erfolgt durch Ökobilanzen / Ökoeffizienzanalysen (AP 5). Der Verbund beinhaltet den zeitnahen Transfer der Erkenntnisse in die landwirtschaftliche Praxis (AP 6). In Teilprojekt 2 werden AP 1 und AP 6 bearbeitet. Schwerpunkte sind die Konstruktion der Platzierungstechnik und ihre Optimierung im Rahmen der Fruchtfolgeversuche sowie Verwertungsansätze.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Biberach, Institut für Angewandte Biotechnologie (IAB) durchgeführt. Biokatalytische Prozesse, die Enzyme nutzen um chemische Reaktionen effizient und ressourcenschonend zu betreiben, stellen einen wichtigen Teil der Biotechnologie dar, und werden bereits vielseitig z.B. für die Herstellung chemischer Produkte oder in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. An vielen enzymkatalysierten Reaktionen sind außer den Enzymen und den umzusetzenden Substraten, jedoch zusätzliche Cofaktoren (Coenzyme) beteiligt, meist um die Reaktion mit Energie in Form von ATP und/oder Reduktionskraft z.B. durch NAD(P)H zu versorgen. Diese Coenzyme, die oft teuer und chemisch kompliziert sind, werden in den Reaktionen verbraucht und müssen daher ständig neu zugesetzt werden, was den Betrieb erschwert und die ökonomische Bilanz verschlechtert. Zielsetzung des Projekts CORENZ ist es, diese Cofaktoren innerhalb eines zellfreien enzymatischen Systems zu regenerieren und dadurch Enzymsysteme nachhaltig und kostengünstiger in geschlossenen Kreisläufen betreiben zu können. Als Modelsystem wird die enzymatische Umsetzung von Acetat und CO2 zu Malat unter Verbrauch von ATP, Ferredoxin und NADPH untersucht. In letzter Zeit werden zellfreie enzymatische Verfahren vermehrt untersucht um das klimaschädliche Treibhausgas CO2 als Rohstoff für die Herstellung von chemischen Produkten zu nutzen. Durch das gewählte Reaktionsystem kann CO2 in einer organischen Dicarbonsäure fixiert werden, welche eine wichtige Plattformchemikalie für die chemische Industrie darstellt.

Sub project: Shift in the synchronisation of leaf decay processes in fragmented streams

Das Projekt "Sub project: Shift in the synchronisation of leaf decay processes in fragmented streams" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus, Institut für Boden, Wasser, Luft, Lehrstuhl für Gewässerschutz, Forschungsstelle Bad Saarow durchgeführt. Climate change will increase dry periods and droughts, which cause both, premature leaf fall and temporary fragmentation of small streams into a series of pools. This match of low or now flow situations with litter input is likely to alter litter decay in streams. We hypothesise mismatch and special interaction between physical leaching, microbial degradation and macroinvertebrate shredding. We want to manipulate pools of summer-dry streams by exposing litter packs (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.) to assess the shift of environmental parameters, leaf mass loss rates, and leaf colonisation by microbes (fungi) and shredding macroinvertebrates. Exclusion of shredders from litterbags will give information on their relative importance. Microcosm experiments in the laboratory are conducted to isolate the effect of factor combinations (temperature, leachate, oxygen) found in the field on enzymatic activities and microbial decay rates. Feeding experiments with Gammarus pulex shall test the effect of secondary leaf compounds, critical oxygen concentration and temperature on shredding. The results will be combined in a descriptive model of leaf decay and the potential shift in the synchronisation of leaf decay processes in fragmented streams.

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