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Found 498 results.

Visualisierung mikrobieller Gemeinschaften auf marinem Mikroplastik: Identifikation, Interaktionen und Auswirkungen

Marines Mikroplastik (MMP) ist eine zunehmende anthropogene Verschmutzung in den Meeren. Der Einfluss auf marine Tiere, durch Verfangen und verschlucken von Plastikmüll, ist bekannt. Aber der Einfluss von MMP auf Mikroorganismen, wie Bakterien, Archaeen und Protisten, die die Basis der Nahrungsnetze bilden, ist kaum verstanden. Auf Grund der besonderen Eigenschaften von MMP, kann es als neues Habitat und als Transportmittel für bestimmte u.a. auch gesundheitsgefährdende Mikroorganismen dienen, die über lange Distanzen bis in entlegene Regionen transportiert werden können. Darüber hinaus kann MMP das Zusammenleben von Mikroorganismen in enger Nachbarschaft ermöglichen und die Stoffwechselwege vieler verschiedener Verbindungen beeinflussen. Um den Einfluss von MMP und ihrer assoziierten Mikroorgansimen auf marine Ökosysteme zu verstehen, müssen wir die Zusammensetzung und Interaktionen von mikrobiellen Gemeinschaften auf MMP identifizieren und ihre globale Ausbreitung untersuchen. Ich möchte die Diversität und die räumliche Verteilung von mikrobiellen Gemeinschaften auf MMP charakterisieren. Proben von MMP wurde bereits von meinem Gastinstitut in verschiedenen Meeresregionen (Atlantik, Pazifik, Indischer Ozean) gesammelt. Mein Ziel ist es: 1) zu identifizieren, welche Mikroorganismen auf MMP vorkommen; 2) die lokale Verteilung und Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft auf MMP und in Experimenten auf Bioplastikpartikeln zu untersuchen; 3) zu verstehen, welche Mikroorganismen am stärksten mit der Polymer Oberfläche assoziiert sind; 4) herauszufinden, ob es charakteristische Mikrobiome auf MMP in verschiedenen Meeresregionen gibt und 5) zu untersuchen, welche Mikroorganismen MMP abbauen können. Die Chancen für die erfolgreiche Durchführung des vorgeschlagenen Projekts ist hoch, da präperierte Proben bereits in meinem Gastlabor vorhanden sind, an denen die innovative Mikroskopiertechnik namens CLASIFISH (Combinatorial Labelling and Spectral Imaging Fluorescence In Situ Hybridization) angewandt werden kann. Diese Methode ermöglicht es viele verschiedene Mikroorganismen und ihre räumliche Verteilung auf einem Plastikpartikel schnell und präzise zu identifizieren. Ich möchte diese Methode an Proben aus dem Atlantik und Pazifik anwenden, sowie Mikroben identifizieren, die im offenen Ozean Plastik abbauen. Zusätzlich möchte ich Inkubationsexperimente mit Bakterienkulturen, die bereits auf Plastik identifiziert wurden und in meinem Gastinstitut zur Verfügung stehen, auf Bioplastikpartikeln durchführen. Mit diesen Experimenten möchte ich herausfinden, wie sich mikrobielle Gemeinschaften auf Bioplastik über die Zeit entwickeln und ob bzw. wie diese Mikroben Plastik abbauen. Für diese Inkubationsexperimente möchte ich FISH, CLASIFISH, scanning electron microscopy sowie metagenomische und metatranscriptomische Ansätze verwenden.

Synchronisierte und energieadaptive Produktionstechnik zur flexiblen Ausrichtung von Industrieprozessen auf eine fluktuierende Energieversorgung, Teilvorhaben: B3-3_thyssenkrupp Steel Europe

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm, Teilprojekt: Metabarcoding alter eukaryotischer DNA aus Chew Bahir, Ethiopia: Rekonstruktion der Folgen drastischer Umweltänderungen für die Biodiversität

Das Chew Bahir Drilling Projekt (CBDP) erbrachte tropische Sedimente aus den letzten 650000 Jahren. DNA-Metabarcoding an diesen Proben erschließt ein einzigartiges paläolimnologisches Archiv bezüglich Zeitspanne und zeitlicher Auflösung. In einer Pilotstudie konnten wir mittels Hybridization-Capture-basiertem Metabarcoding eukaryotische DNA aus den ca. 280 m langen Chew Bahir-Kernen in Sedimenten bis 70m Tiefe (ca. 150000 Jahren) analysieren. Dabei werden Sedimentproben einer Taxon- und Gen-spezifischen DNA-Anreicherung mit spezifischen Sonden ('baits') unterzogen und mittels Next-Generation-Sequencing analysiert. Wir wollen das Potenzial des DNA-Metabarcodings in den langen CBDP-Kernen weiter untersuchen. Unsere grundlegenden wissenschaftlichen Fragen sind: (1) Wie reagiert das Ökosystem auf kurze, aber signifikante Störungen, z.B. Dürren oder erhöhte Feuchtigkeit? Wir testen die Hypothese, dass einzelne Störungen das Ökosystem dauerhaft verändern, indem wichtige Komponenten des Ökosystems ausgetauscht werden. Da wir die Gesamtheit der Eukaryoten erfassen, können wir die Effekte für die Biodiversität quantifizieren und Folgen für Ökosystemfunktionen ableiten. (2) Was sind die Folgen globaler und lokaler Klimaveränderung, z.B. an Kipppunkten (tipping points)? Hier untersuchen wir, ob und wie ein Ökosystem infolge einer Störung von einem stabilen Zustand in einen anderen übergeht. Ein spezieller Fokus ist, ob ökologische Nischen nach einer Störung von den gleichen Taxa wiederbesiedelt werden oder ob sie durch andere Taxa ersetzt werden, wodurch sich Eigenschaften des Ökosystems verändern können. (3) Welche Langzeit-Trends finden sich in den Lebensgemeinschaften in Chew Bahir und anderen afrikanischen Sedimentkernen? Wir werden zeitliche Trends unserer Ziel-Eukaryotentaxa ermitteln, sowohl bezüglich der Artzugehörigkeit als auch bezüglich kryptischer genetischer Variation und (halbquantitativ) relativer Abundanz. Dies umfasst als Proxies etablierte Planktonorganismen (Ostracoda, Cladocera, Rotatoria, Diatomeen), aber auch wichtige terrestrische Arten (Insekten, Nagetiere, Huftiere, höhere Pflanzen). (4) Wie lange zurück in der Zeit können DNA-Reste im Chew Bahir und anderen HSPDP-Kernen extrahiert und analysiert werden? Hier werden wir Möglichkeiten DNA-basierter Detektion von Organismen in tieferen Schichten der Kerne (unter 70m) evaluieren. Weiterhin werden wir unsere Analyseprotokolle optimieren, um die DNA-Ausbeute unserer Zieltaxa zu maximieren und methodische Verzerrungen zu minimieren. Darüberhinaus werden wir Möglichkeiten und Grenzen halbquantitativer Abundanzschätzungen mittels NGS und qPCR zwischen Kernschichten und Taxa evaluieren. Wir analysieren gezielt Sedimente vor, während und nach drastischen Umweltveränderungen (vor allem Transitionen zwischen Dürren und Feuchtperioden), die in lithologischen Untersuchungen unserer Kooperationspartner identifiziert werden.

Deammonifikation in Biofilmen zur biologischen Abwasserreinigung

Der neue biologische Prozess der Deammonifikation soll in seiner verfahrenstechnischen Umsetzung zur Reinigung hoch stickstoffbelasteter Abwässer mit niedrigem C:N-Verhältnis grundlegend untersucht werden. Durch die gezielte Kombination von aerober Nitritation und anaerober Ammoniumoxidation in einem Biofilm ist eine vollständige, rein autotrophe N-Elimination aus problematischen Abwässern in einem Verfahrensschritt möglich. An einer Versuchsanlage nach dem Moving-bed Verfahren sollen Einflussfaktoren definiert werden, die sich auf Entwicklung und Umsatzleistungen eines solchen Biofilms auswirken. Für eine genaue Charakterisierung der Prozesse innerhalb des Biofilms und des Zusammenhangs zwischen Biofilmstruktur und -funktion sollen neue in situ-Techniken mit erprobten Methoden verknüpft werden. Selektive Hemmstoffe und 15N-Tracer zur Bilanzierung der Umsetzungen, fluoreszente in situ-Hybridisierung (FISH) mit konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie (CLSM) zur Identifizierung und Lokalisierung der Organismen und konfokale Ramanmikroskopie zur nichtinvasiven Messung der Stickstoffprofile in verschiedenen Biofilmtiefen. Neben der Klärung des Zusammenwirkens verschiedener Organismengruppen können die Umsatzleistungen in Abhängigkeit praxisrelevanter Betriebsparameter beschrieben und Steuerungsmöglichkeiten für den Prozess abgeleitet werden.

Anbauwert von Hybrid- und Balsampappel-Klonen, Robine u.a. schnellwachsenden Gattungen für die Energieholznutzung

Um für die Standorte Baden-Württembergs Arten- und Sortenempfehlungen auf der Grundlage von Ertragsprognosen geben zu können, sollen 8 Pappel- bzw. Weiden-, 2 Aspen- und 2 Robiniensorten u. ggf. weiteren Arten an repräsentativen Standorten auf Energieholztauglichkeit geprüft werden. Die Anlage soll in 2 - 3 facher Widerholung erfolgen. Die Arten werden im 3 - 4 jährigen Umtrieb geerntet. Die Versuchsreihe wird in Zusammenarbeit mit dem LTZ Augustenberg, Aussenstelle Forchheim aufgebaut.

Erweiterung des Rapsgenpools durch Integration einer wirksamen Schädlingsresistenz aus verwandten Arten für eine effektive zukünftige Rapszüchtung, Teilprojekt A

Das Ziel dieses Projektvorschlags ist es, die Barrieren der Kreuzbarkeit mit verwandten Arten und der Erzeugung rekombinanter Chromosomen signifikant zu reduzieren, um wilde, verwandte aber grundsätzlich kreuzbare Arten effektiver nutzen zu können, z.B. zur Verbesserung der Insektenresistenz im Rapsgenpool. Die wissenschaftlichen und technischen Arbeitsziele unseres Projektes lassen sich in die folgenden drei Teile untergliedern: 1) Produktion interspezifischer Hybriden aus B. napus/B. rapa und Fremdarten mit Rapserdfloh-Resistenz. Hierfür wird zunächst darauf abgezielt, B. rapa-Genotypen zu identifizieren, die niedrigere Barrieren für die interspezifische Hybridisierung aufweisen. Ergänzend zu den händischen/insektenbedingten Kreuzungen wird in einem weiteren Arbeitspaket die Protoplastenfusion optimiert, um effektiv somatische Hybriden in der Gewebekultur zu erzeugen. 2) Erhöhung der Rekombinationsrate zwischen Empfängergenom und den Donor-Chromosomen für die Erzeugung möglichst vieler und möglichst unterschiedlicher Introgressionslinien. Über eine Strahlenbehandlung sollen ungerichtet DNA-Doppelstrangbrüche in B. napus/B. rapa-Hybriden mit Fremdgenomanteil induziert werden und die Häufigkeit und Verteilung der Rekombinationsereignisse gemessen werden. Angewendet auf das unter 1) generierte Material, sollen genetisch stabile Introgressionslinien erzeugt werden, die über einen Biotest auf die Erdfloh-Resistenz untersucht werden. 3) Etablierung einer Nuklease-induzierten Chromosomenrekombination als proof-of-concept. Das Einfügen gezielter Doppelstrangbrüche im Empfänger- und Donor-Genom mittels sgRNA/Nuklease Komplex in Hybridzellen soll die Rekombination der Donor-Fragmente fördern.

Erweiterung des Rapsgenpools durch Integration einer wirksamen Schädlingsresistenz aus verwandten Arten für eine effektive zukünftige Rapszüchtung

Das Ziel dieses Projektvorschlags ist es, die Barrieren der Kreuzbarkeit mit verwandten Arten und der Erzeugung rekombinanter Chromosomen signifikant zu reduzieren, um wilde, verwandte aber grundsätzlich kreuzbare Arten effektiver nutzen zu können, z.B. zur Verbesserung der Insektenresistenz im Rapsgenpool. Die wissenschaftlichen und technischen Arbeitsziele unseres Projektes lassen sich in die folgenden drei Teile untergliedern: 1) Produktion interspezifischer Hybriden aus B. napus/B. rapa und Fremdarten mit Rapserdfloh-Resistenz. Hierfür wird zunächst darauf abgezielt, B. rapa-Genotypen zu identifizieren, die niedrigere Barrieren für die interspezifische Hybridisierung aufweisen. Ergänzend zu den händischen/insektenbedingten Kreuzungen wird in einem weiteren Arbeitspaket die Protoplastenfusion optimiert, um effektiv somatische Hybriden in der Gewebekultur zu erzeugen. 2) Erhöhung der Rekombinationsrate zwischen Empfängergenom und den Donor-Chromosomen für die Erzeugung möglichst vieler und möglichst unterschiedlicher Introgressionslinien. Über eine Strahlenbehandlung sollen ungerichtet DNA-Doppelstrangbrüche in B. napus/B. rapa-Hybriden mit Fremdgenomanteil induziert werden und die Häufigkeit und Verteilung der Rekombinationsereignisse gemessen werden. Angewendet auf das unter 1) generierte Material, sollen genetisch stabile Introgressionslinien erzeugt werden, die über einen Biotest auf die Erdfloh-Resistenz untersucht werden. 3) Etablierung einer Nuklease-induzierten Chromosomenrekombination als proof-of-concept. Das Einfügen gezielter Doppelstrangbrüche im Empfänger- und Donor-Genom mittels sgRNA/Nuklease Komplex in Hybridzellen soll die Rekombination der Donor-Fragmente fördern.

Erweiterung des Rapsgenpools durch Integration einer wirksamen Schädlingsresistenz aus verwandten Arten für eine effektive zukünftige Rapszüchtung, Teilprojekt C

Das Ziel dieses Projektvorschlags ist es, die Barrieren der Kreuzbarkeit mit verwandten Arten und der Erzeugung rekombinanter Chromosomen signifikant zu reduzieren, um wilde, verwandte aber grundsätzlich kreuzbare Arten effektiver nutzen zu können, z.B. zur Verbesserung der Insektenresistenz im Rapsgenpool. Die wissenschaftlichen und technischen Arbeitsziele unseres Projektes lassen sich in die folgenden drei Teile untergliedern: 1) Produktion interspezifischer Hybriden aus B. napus/B. rapa und Fremdarten mit Rapserdfloh-Resistenz. Hierfür wird zunächst darauf abgezielt, B. rapa-Genotypen zu identifizieren, die niedrigere Barrieren für die interspezifische Hybridisierung aufweisen. Ergänzend zu den händischen/insektenbedingten Kreuzungen wird in einem weiteren Arbeitspaket die Protoplastenfusion optimiert, um effektiv somatische Hybriden in der Gewebekultur zu erzeugen. 2) Erhöhung der Rekombinationsrate zwischen Empfängergenom und den Donor-Chromosomen für die Erzeugung möglichst vieler und möglichst unterschiedlicher Introgressionslinien. Über eine Strahlenbehandlung sollen ungerichtet DNA-Doppelstrangbrüche in B. napus/B. rapa-Hybriden mit Fremdgenomanteil induziert werden und die Häufigkeit und Verteilung der Rekombinationsereignisse gemessen werden. Angewendet auf das unter 1) generierte Material, sollen genetisch stabile Introgressionslinien erzeugt werden, die über einen Biotest auf die Erdfloh-Resistenz untersucht werden. 3) Etablierung einer Nuklease-induzierten Chromosomenrekombination als proof-of-concept. Das Einfügen gezielter Doppelstrangbrüche im Empfänger- und Donor-Genom mittels sgRNA/Nuklease Komplex in Hybridzellen soll die Rekombination der Donor-Fragmente fördern.

Erweiterung des Rapsgenpools durch Integration einer wirksamen Schädlingsresistenz aus verwandten Arten für eine effektive zukünftige Rapszüchtung, Teilprojekt B

Das Ziel dieses Projektvorschlags ist es, die Barrieren der Kreuzbarkeit mit verwandten Arten und der Erzeugung rekombinanter Chromosomen signifikant zu reduzieren, um wilde, verwandte aber grundsätzlich kreuzbare Arten effektiver nutzen zu können, z.B. zur Verbesserung der Insektenresistenz im Rapsgenpool. Die wissenschaftlichen und technischen Arbeitsziele unseres Projektes lassen sich in die folgenden drei Teile untergliedern: 1) Produktion interspezifischer Hybriden aus B. napus/B. rapa und Fremdarten mit Rapserdfloh-Resistenz. Hierfür wird zunächst darauf abgezielt, B. rapa-Genotypen zu identifizieren, die niedrigere Barrieren für die interspezifische Hybridisierung aufweisen. Ergänzend zu den händischen/insektenbedingten Kreuzungen wird in einem weiteren Arbeitspaket die Protoplastenfusion optimiert, um effektiv somatische Hybriden in der Gewebekultur zu erzeugen. 2) Erhöhung der Rekombinationsrate zwischen Empfängergenom und den Donor-Chromosomen für die Erzeugung möglichst vieler und möglichst unterschiedlicher Introgressionslinien. Über eine Strahlenbehandlung sollen ungerichtet DNA-Doppelstrangbrüche in B. napus/B. rapa-Hybriden mit Fremdgenomanteil induziert werden und die Häufigkeit und Verteilung der Rekombinationsereignisse gemessen werden. Angewendet auf das unter 1) generierte Material, sollen genetisch stabile Introgressionslinien erzeugt werden, die über einen Biotest auf die Erdfloh-Resistenz untersucht werden. 3) Etablierung einer Nuklease-induzierten Chromosomenrekombination als proof-of-concept. Das Einfügen gezielter Doppelstrangbrüche im Empfänger- und Donor-Genom mittels sgRNA/Nuklease Komplex in Hybridzellen soll die Rekombination der Donor-Fragmente fördern.

Auswirkungen eines erhöhten CO2-Partialdruck auf die Struktur und Funktion mikrobieller Lebensgemeinschaften des Bodens, der Rhizosphäre und Rhizoplane im Langzeitversuch

Zusammensetzung und zeitliche Veränderungen der mikrobiellen Lebensgemeinschaften von Rhizoplane, Rhizosphäre und des Bodenkörpers eines extensiv genutzten Grünlandes sollen unter derzeitigem und erhöhtem atmosphärischen CO2-Partialdruck im Langzeitversuch (unter Einbindung und Verzahnung in das beantragte Vorhaben des Instituts für Pflanzenökologie der JLU-Gießen; Prof.Dr. H.-J. Jäger) untersucht werden. Dabei sollen molekularbiologische und z.T. klassisch kulturelle Verfahren zum Einsatz kommen. Untersuchungen zur Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensgemeinschaften sollen mittels der in situ-Hybridisierung mit unterschiedlich spezifischen 16S bzw. 23S rRNA gerichtete Oligonukleotidsonden erfolgen (Gesamtzellzahlenbestimmug mittels DAPI Färbung). Dabei sollen mit Bezug auf das o.g. Parallelprojekt die Nitrifikanten und methanogenen Organismen quantifiziert und hinsichtlich ihrer Zusammensetzung beschrieben werden (Spurengasmessungen erfolgen parallel durch die AG Jäger). Eine Quantifizierung (und nachgehende weitgehende Qualifizierung) der Nitrifikanten, der methano- und der methylotrophen Organismen soll mittels des Most Probable Number (MPN) Verfahrens erfolgen. Zusätzlich soll die Bestimmung des Gehaltes an mikrobiellem C und N nach Fumigationextraktion erfolgen, um Zusammenhänge zwischen der direkt ermittelten Zellzahl und dem Gehalt an Kohlenstoff und Stickstoff in der mikrobiellen Biomasse zu erfassen.

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