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Nitrogen Limitation Promotes Accumulation and Suppresses Release of Cylindrospermopsins in Cells of Aphanizomenon Sp.

As the biosynthesis of cylindrospermopsin (CYN) is assumed to depend on nitrogen availability, this study investigated the impact of nitrogen availability on intra- and extracellular CYN and deoxy-CYN (D-CYN) contents in three Aphanizomenon strains from temperate waters. Nitrogen deficient (-N) cultures showed a prolonged growth phase and intracellular toxin accumulation by a factor of 2-6. In contrast, cultures with additional nitrate supply (+N) did not accumulate CYN within the cells. Instead, the maximum conceivable CYN release estimated for dead cells (identified by SYTOX® Green staining) was much lower than the concentrations of dissolved CYN actually observed, suggesting these cultures actively release CYN from intact cells. Furthermore, we found remarkably altered proportions of CYN to D-CYN: as batch cultures grew, the proportion of D-CYN increased by up to 40% in +N medium, whereas D-CYN remained constant or decreased slightly in -N medium. Since +N cultures showed similar toxin patterns as -P cultures with increased extracellular CYNs and higher proportion of D-CYN we conclude that nitrogen limitation may affect the way the cells economize resources, especially the yield from phosphorus pools, and that this has an impact on CYN production and release. For water management, these result imply that nutrient availability not only determines the abundance of potentially CYN-producing cyanobacteria, but also the amount of extracellular CYNs (challenging drinking-water treatment) as well as the ratio of D-CYN to CYN (affecting toxicity).<BR>Quelle: http://www.mdpi.com/

Eintrag des Bt-Proteins aus Bt-Maisflächen in die Umwelt

Das Projekt "Eintrag des Bt-Proteins aus Bt-Maisflächen in die Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IfÖN - Institut für Ökologie und Naturschutz e.V. durchgeführt.

Gefahren der Gentechnik

Das Projekt "Gefahren der Gentechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Öko-Institut. Institut für angewandte Ökologie e.V. durchgeführt. Die Studie gibt einen kurzen, gut verstaendlichen Ueberblick ueber die biologischen Grundlagen, die gesetzlichen Regelungen und den Stand der industriellen Anwendung. Die technischen Probleme und Gefahren sowie die beschraenkten gesetzlichen Kontrollmoeglichkeiten begruenden einen umfangreichen Forderungskatalog.

Entwicklung eines innovativen biotechnologischen Verfahrens zur Herstellung bioabbaubarer Polymere durch erstmaligen Einsatz rekombinanter Hefen

Das Projekt "Entwicklung eines innovativen biotechnologischen Verfahrens zur Herstellung bioabbaubarer Polymere durch erstmaligen Einsatz rekombinanter Hefen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Umweltmikrobiologie durchgeführt. 1. Motivation: Polyhydroxyalkansäuren (PHA) sind seit langem bekannt, sie haben kommerziell attraktive Eigenschaften. Sie können von vielen Prokaryoten synthetisiert werden. Die Eigenschaften lassen sich maßschneidern, und für die Synthese können unterschiedlichste Kohlenstoffverbindungen genutzt werden. Diese Polyester versprechen vielfältige Anwendungen und es besteht Bedarf. Sie haben trotzdem noch keinen wirklichen Markt gefunden; sie sind zu teuer und bestehen deshalb nicht in der Konkurrenz mit den eingeführten sog. Kunststoffen. Die Ökonomie zu verbessern, ist eine große Herausforderung an Wissenschaft und Technik. Versucht wird, entwickelte Technologien zu verbessern; gesucht wird nach preisgünstigen und effektiver wandelbaren Rohstoffen, ebenso nach anderen Produzenten. Vor ca. 10 Jahren wurde begonnen, Organismen genotypisch zu optimieren und PHA-Bildner zu 'erzeugen'. Zuerst wurden Pflanzen 'bearbeitet' (darunter Arabidopsis thaliana), kurz danach auch die Backhefe Saccharomyces cerevisiae. Die Erfolge sind bis heute nicht so beeindruckend, so dass es sinnvoll erscheint, nach weiteren Organismen als 'Zellfabriken' zu suchen. Wie Ölpflanzen eine Prädisposition haben könnten, so sollte dieses auch für Hefen gelten, die als Fettproduzenten bekannt sind. Gewählt wurden deshalb für dieses Projekt Spezies der Gattung Debaryomyces. Vergleichend untersucht werden sollten Saccharomyces cerevisiae und Arxula adeninivorans. 2. Ergebnisse: Es ist gelungen, in den o.g. Hefen die genetische Information zur Synthese von Polyhydroxyalkansäuren zu etablieren und aktiv zu exprimieren. Die in vitro Aktivitäten der drei für die Synthese erforderlichen Enzyme sind hoch, höher als theoretisch für bestimmte Synthesegeschwindigkeiten erforderlich. Die Transformanten vermögen auch tatsächlich PHB/HV zu synthetisieren. Obwohl sie noch in keinem Parameter (der Aussagen über die Ökonomie macht) mit den für bakterielle Wildtypen bekannten Werten konkurrieren können, so sind doch die erreichten Konzentrationen ca. 12mal höher als die für Saccharomyces cerevisiae publizierten Spitzenwerte (Leaf et al. 1996, Poirier et al. 2001). Unsere Versuche, durch phänotypische Maßnahmen (siehe Projektantrag) die Leistungen der Transformanten zu steigern, brachten nicht den gewünschten Erfolg. Die Hintergründe konnten nicht aufgeklärt werden. Die Tatsache, dass die genannten Organismen PHA-Bildung als Stressantwort nicht im Programm haben, lässt vermuten, dass sie Imbalancen auf andere Weise meistern, indem sie zum Beispiel Überschuss in anderen als den gewünschten Verbindungen 'ablagern'. Wenn diese Überlebensstrategien 'greifen' und nicht abgeschaltet werden (können), geht Kohlenstoffskelett für das gewünschte Zielprodukt verloren. Für Gärhefen trifft dies zu. Für oleogene Hefen kann nicht endgültig ausgeschlossen werden, dass sie weiterhin Lipide bilden. Der Flaschenhals konnte nicht lokalisiert werden. usw.

Biologische Sicherheit bei der Nutzung der Gentechnik

Das Projekt "Biologische Sicherheit bei der Nutzung der Gentechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Öko-Institut. Institut für angewandte Ökologie e.V. durchgeführt. An verschiedenen Beispielen (Zellkulturen, 'nackte' DNA, Virusresistenz, Shuttle-Vektoren, Marker-Gene) werden die Risikopotentiale der Gentechnik und die risikorelevanten Wissensluecken aufgezeigt. Daraus werden eine inhaltliche und organisatorische Gesamtkonzeption fuer die Gentechnik-Sicherheitsforschung in der Bundesrepublik entwickelt sowie die Konsequenzen fuer eine Novelierung der Gentechnikgesetzes formuliert

Modellierung von Genfluss und Verwilderung bei transgenen Zuckerrueben (Beta vulgaris convar. altissima DOELL) mit Hilfe eines zellulaeren Automaten

Das Projekt "Modellierung von Genfluss und Verwilderung bei transgenen Zuckerrueben (Beta vulgaris convar. altissima DOELL) mit Hilfe eines zellulaeren Automaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung II, Professur für Biometrie und Populationsgenetik durchgeführt. Beim Anbau transgener Zuckerrueben stellt sich die Frage, ob Transgene entsprechender Sorten aus den jeweiligen Produktionsflaechen entweichen koennen. Fuer Zuckerrueben muessen zwei Moeglichkeiten in Betracht gezogen werden: die introgressive Hybridisierung sowie die Verwilderung von Zuckerruebenpopulationen. Die Beurteilung dieser Ausbreitungsprozesse in Raum und Zeit bedarf der Modellierung, die auf vorhandenen Kenntnissen ueber die zugrunde liegenden biologischen Prozesse bei Zuckerrueben aufbaut und Ergebnisse aus Freilanduntersuchungen mit transgenen Pflanzen einbeziehen soll. Die raeumlich-zeitliche Simulation geschieht mit Hilfe eines zellulaeren Automaten. Das Modell sollte neben der Ueberpruefung der Effizienz von Begrenzungsmassnahmen eine Einschaetzung der Risiken bei kommerziellem Anbau transgener Zuckerrueben leisten. Eine Uebertragung auf andere transgene Kulturpflanzen ist vorgesehen.

Projekt zur Abschaetzung des Risikopotentials bei der Freisetzung von gentechnisch veraenderten Mikroorganismen in das Berliner Abwasser

Das Projekt "Projekt zur Abschaetzung des Risikopotentials bei der Freisetzung von gentechnisch veraenderten Mikroorganismen in das Berliner Abwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Max-Volmer-Institut für Biophysikalische Chemie und Biochemie, Fachgebiet Biochemie und Molekulare Biologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, aufbauend auf vorliegenden Ergebnissen, die Moeglichkeit der Genuebertragung unter natuerlichen Bedingungen und damit eine potentielle Ausbreitung gentechnisch veraenderter Mikroorganismen ueber das Abwasser an die Umwelt zu erforschen. Die in diesem Rahmen durchzufuehrenden Untersuchungen werden unter weitgehend natuerlichen Bedingungen erfolgen. Fuer die Simulierung der realen Standortbedingungen haben die Berliner Wasserbetriebe im Institut fuer Biochemie und Molekularbiologie eine Modellklaeranlage errichtet. Die Durchfuehrung des Vorhabens erfolgt im wesentlichen in den folgenden Arbeitsschritten: 1. Der Gentransfer wird in sterilem und aktivem Klaerschlamm untersucht. Dabei soll insbesondere die Ueberlebensfaehigkeit des eingetragenen gentechnisch manipulierten Materials und der gentechnisch veraenderten Rezipienten (Empfaenger) erforscht werden. 2. In dieser Phase wird der Einfluss der physikalischen und chemischen Parameter auf den Gentransfer unter realistischen Bedingungen ermittelt. Hieraus ableitend sollen Handlungsempfehlungen fuer die Abwasserentsorgung aus gentechnischen Anlagen und moeglicherweise auch fuer die oeffentlichen Klaeranlagen erarbeitet werden.

Ermittlung und Bewertung oekologischer Risiken durch den Umgang mit gentechnisch modifizierten Organismen (GMO)

Das Projekt "Ermittlung und Bewertung oekologischer Risiken durch den Umgang mit gentechnisch modifizierten Organismen (GMO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Ökologie, Fachgebiet Ökosystemforschung und Vegetationskunde durchgeführt. Zur Ermittlung und Festlegung technischer bzw. rechtlicher Schutzanforderungen an den Umgang mit GMO ist die Abschaetzung des oekologischen Risikos einer unbeabsichtigten Freiwerdung oder gezielten Freisetzung gentechnisch modifizierter Organismen von wesentlicher Bedeutung. Hierfuer gilt es, Prognoseverfahren und Kriterien fuer Sicherheitsbewertung von GMO zu entwickeln und zu erproben (Risikoforschung).

Vorhaben: Validierung von Applikationsmethoden und -techniken von neuartigen Beschichtungssystemen sowie die Bewertung der Verfahren

Das Projekt "Vorhaben: Validierung von Applikationsmethoden und -techniken von neuartigen Beschichtungssystemen sowie die Bewertung der Verfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Mühlhan Deutschland GmbH, Standort Bremen durchgeführt. Das Gesamtziel des Teilprojektes besteht für die Firma Muehlhan in der Entwicklung und Einführung von Beschichtungskonzepten und der Applikation der zu entwickelnden Lacksysteme für Schiffsoberflächen und unter Werftbedingungen. Es sollen die folgenden Teilziele erreicht werden: a.) Erstellung und Einführung einer Applikationsprozedur von Foulingschutzsystemen. Basierend auf den erstellten Konzepten sollen Prozesse, Verfahren und Geräte entwickelt werden, die eine Applikation unter Werftbedingungen ermöglichen. b.) Entwicklung von Beschichtungs- und Reinigungskonzepten für Offshore-Strukturen c.) Testen und Validieren von Beschichtungssystemen und Reinigungstechnik. Dieses Teilvorhaben der Firma Muehlhan folgt den Zielen des Verbundvorhabens Foulprotect. Folgende wissenschaftliche und technische Arbeitsziele werden mit der Bearbeitung dieses Teilvorhabens angestrebt: - Anwendung der Fouling-Release Schichten in Verbindung mit dem üblichen Lackuntergrund (ggf. Shop-Primer, Primer) auf die Fundamente von Offshore-Anlagen und Pipelines. - Anpassung der Applikationstechnik für neue Foulingschutzsysteme. - Optimierung der Beschichtungs- und Reinigungskonzepte - auf verfahren an Schiffskörpern und Offshore Strukturen. - Untersuchung der ausgelagerten Prüfkörper hinsichtlich Bewuchs und Degradation/Korrosionsphänomenen von Stahl und Beton. Die Muehlhan Deutschland GmbH ist an insgesamt drei Arbeitskomplexen aus den Bereichen Entwicklung von Beschichtungskonzepten, Adaption von Applikationsverfahren sowie Erprobung beteiligt.

Lebens- und Vermehrungsfaehigkeit von gentechnisch veraenderten Mikroorganismen (GVMO) in der Umwelt: Nachweis und Wirkungen

Das Projekt "Lebens- und Vermehrungsfaehigkeit von gentechnisch veraenderten Mikroorganismen (GVMO) in der Umwelt: Nachweis und Wirkungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesgesundheitsamt, Institut für Wasser-, Boden- und Lufthygiene durchgeführt. Die Abschaetzung des oekologischen Risikos von Freiwerdungen bzw. Freisetzungen von GVMO in die Umwelt stuetzen sich bislang stark auf theoretische Modelle, die jedoch mehr auf Plausibilitaet als auf experimentelle Nachweisen beruhen. Die Studie soll sich kritisch mit bestehenden Methoden zum Nachweis von GVMO in der Umwelt und mit Techniken, um Beeintraechtigungen der Umwelt nachzuweisen, auseinander setzen. Darueber hinaus soll die Studie der Vorbereitung eines Fachgespraechs zu diesem Thema dienen, bei der auch Erfahrungen aus erfolgten Freisetzungen einfliessen sollen.

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