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Forschergruppe (FOR) 831: Dynamic Capillary Fringes - A Multidisciplinary Approach, Der dynamische Kapillarsaum - ein multidisziplinärer Denkansatz; Teilprojekt 5: Refraktäre organische Substanzen im Kapillarsaum: ihre Dynamik, Gradienten und Reaktionen (DyCap II)

Der Kapillarsaum stellt einen hochaktiven Bereich für den (bio-) chemischen Abbau organischer Substanzen im Boden dar. Wegen der großen Verbreitung synthetischer organischer Mikroverunreinigungen ist das Verhalten der Substanzen und ihre biologische Abbaubarkeit in gesättigten und ungesättigten Bereichen des Bodens von großer ökologischer Bedeutung. Die möglichen Abbauprodukte der Schadstoffe und ihre Integration in die Bodenmatrix wurden allerdings noch nicht eingehend erforscht. Es wird erwartet, dass der Saumbereich eine hohe Bioaktivität beim Abbau und bei der Umformung der Schadstoffe aufweist. Dieser 'natürliche Bioreaktor' führt zu einem makromolekularen Material aus Biomasse, in welchem die Xenobiotika und ihre Abbauprodukte integriert werden können. Untersuchungen zum Transportverhalten und der biochemischen Umwandlungen ausgewählter organischer Modellstoffe (Phenol, Salicylsäure, Benzolsulfonsäure) und organischer Mikroverunreinigungen (Röntgenkontrastmittel, Atrazin) im Kapillarsaumbereich stehen im Mittelpunkt der Untersuchungen. Es wird ein 2D-Versuchsstand (2D-flow through experiment) eingesetzt, um die Abhängigkeit der Reaktionen von den spezifischen Bedingungen im Kapillarsaum (Variation im Wassergehalt, Sauerstoffkonzentration, Redoxpotential, vertikale und horizontale Strömung) zu bestimmen. Vergleichend werden ebenfalls Batch- und Säulenexperimente durchgeführt. Durch die quantitativen Ergebnisse wird ein umfassenderes Verständnis und damit eine näherungsweise Berechnung der Vorgänge im Kapillarsaum erwartet.

Produktion von Polyhydroxyfettsaeuren in Nutzpflanzen, Phase II, Teilvorhaben 4: Optimierung der Produktion von PHB in transgenen Nutzpflanzen und Ansaetze zur Erzeugung von PHF in Plastiden

Polyhydroxyfettsäuren (PHF) stellen eine Gruppe von Biopolymeren dar, die von einer Vielzahl von Bakterien als Speicherstoffe gebildet werden. Neben der fermentativen Produktion gibt es die Möglichkeit PHF über gentechnisch modizifizierte Pflanzen zu produzieren. Mit diesem Ziel werden im Rahmen des Verbundvorhabens drei landwirtschaftlich wichtige Nutzpflanzen bearbeitet, Zuckerrübe, Kartoffel und Raps. Das Ziel des Verbundvorhabens besteht darin, Wege für die Produktion von PHB und anderen ausgewählten PHF in den genannten Nutzpflanzen aufzuzeigen und Protokolle zur Erstellung derartiger Pflanzen auszuarbeiten. Es sollen züchterische Prototypen hergestellt und deren ertragsphysiologische Eigenschaften unter pflanzenbaulichen Gesichtspunkten bestimmt werden. Im Teilvorhaben 4 sollen neue Ansätze zur Erzeugung von PHF in transgenen Pflanzen untersucht werden: 1) Untersuchungen zum Verständnis der negativen Auswirkungen großer PHF-Mengen in den Pflanzen, 2) Kurative Ansätze zur Vermeidung von negativen Effekten durch die PHF-Produktion, 3) Produktion von mittelkettigen PHF in den Plastiden durch Eingriffe in den Fettsäurebiosynthese.

Nachhaltige Aromatenchemie, Nachhaltige Aromatenchemie

Produktion von Polyhydroxyfettsaeuren in Nutzpflanzen, Phase II, Teilvorhaben 3: PHF-haltige, transplastomische Pflanzen von Raps und Zuckerruebe

Polyhydroxyfettsäuren (PHF) stellen eine Gruppe von Biopolymeren dar, die von einer Vielzahl von Bakterien als Speicherstoffe gebildet werden. Neben der fermentativen Produktion gibt es die Möglichkeit PHF über gentechnisch modizifizierte Pflanzen zu produzieren. Mit diesem Ziel werden im Rahmen des Verbundvorhabens drei landwirtschaftlich wichtige Nutzpflanzen bearbeitet, Zuckerrübe, Kartoffel und Raps. Das Ziel des Verbundvorhabens besteht darin, Wege für die Produktion von PHB und anderen ausgewählten PHF in den genannten Nutzpflanzen aufzuzeigen und Protokolle zur Erstellung derartiger Pflanzen auszuarbeiten. Es sollen züchterische Prototypen hergestellt und deren ertragsphysiologische Eigenschaften unter pflanzenbaulichen Gesichtspunkten bestimmt werden. Im Teilvorhaben 3 sollen Insertionen von PHF-Genen in das Chloroplastengenom von Raps und Zuckerrübe erfolgen. Der Schwerpunkt der Arbeiten soll dabei auf einer effizienten und induzierbaren Expression der Gene liegen.

Produktion von Polyhydroxyfettsaeuren in Nutzpflanzen, Phase II, Teilvorhaben 1: Erzeugung und Charakterisierung PHF-speichernder Pflanzen

Polyhydroxyfettsäuren (PHF) stellen eine Gruppe von Biopolymeren dar, die von einer Vielzahl von Bakterien als Speicherstoffe gebildet werden. Neben der fermentativen Produktion gibt es die Möglichkeit PHF über gentechnisch modizifizierte Pflanzen zu produzieren. Mit diesem Ziel werden im Rahmen des Verbundvorhabens drei landwirtschaftlich wichtige Nutzpflanzen bearbeitet, Zuckerrübe, Kartoffel und Raps. Das Ziel des Verbundvorhabens besteht darin, Wege für die Produktion von PHB und anderen ausgewählten PHF in den genannten Nutzpflanzen aufzuzeigen und Protokolle zur Erstellung derartiger Pflanzen auszuarbeiten. Es sollen züchterische Prototypen hergestellt und deren ertragsphysiologische Eigenschaften unter pflanzenbaulichen Gesichtspunkten bestimmt werden. Das Hauptziel des Teilvorhabens 1 ist die Transformation von Raps mit spezifischen PHF-Gen-Konstrukten. Die erhaltenen transgenen Pflanzen werden hinsichtlich ihres Stoffwechsels und ihrer ertragsphysiologischen Eigenschaften untersucht. Daneben wird die bestehende PHF-Analytik und -Extraktionsmethodik verbessert.

Produktion von Polyhydroxyfettsaeuren in Nutzpflanzen, Phase II, Teilvorhaben 2: Klonierung und Charakterisierung neuer PHF-Gene aus Bakterien, Phase II

Polyhydroxyfettsäuren (PHF) stellen eine Gruppe von Biopolymeren dar, die von einer Vielzahl von Bakterien als Speicherstoffe gebildet werden. Neben der fermentativen Produktion gibt es die Möglichkeit PHF über gentechnisch modizifizierte Pflanzen zu produzieren. Mit diesem Ziel werden im Rahmen des Verbundvorhabens drei landwirtschaftlich wichtige Nutzpflanzen bearbeitet, Zuckerrübe, Kartoffel und Raps. Das Ziel des Verbundvorhabens besteht darin, Wege für die Produktion von PHB und anderen ausgewählten PHF in den genannten Nutzpflanzen aufzuzeigen und Protokolle zur Erstellung derartiger Pflanzen auszuarbeiten. Es sollen züchterische Prototypen hergestellt und deren ertragsphysiologische Eigenschaften unter pflanzenbaulichen Gesichtspunkten bestimmt werden. Im Teilvorhaben 2 wird die Charakterisierung der zur Klonierung zur Verfügung stehenden PHF-Synthasen vervollständigt. Ferner soll geprüft werden, welche Substrat- und Cofaktorenspezifität die bereitgestellten Enzyme besitzen. Für spezifischen Nachweisreaktionen in transgenen Pflanzen werden Antikörper produziert.

Biologischer Pflanzenschutz durch induzierte Resistenz - Teilvorhaben 3: Entwicklung von Prüfverfahren zum Nachweis von Resistenzinduktoren im Gemüse- und Getreidebau

Produktion von Polyhydroxyfettsaeuren in Nutzpflanzen, Phase II, Teilvorhaben 5: Kerngenomtranformation von Raps und Zuckerruebe, Phase II

Polyhydroxyfettsäuren (PHF) stellen eine Gruppe von Biopolymeren dar, die von einer Vielzahl von Bakterien als Speicherstoffe gebildet werden. Neben der fermentativen Produktion gibt es die Möglichkeit PHF über gentechnisch modizifizierte Pflanzen zu produzieren. Mit diesem Ziel werden im Rahmen des Verbundvorhabens drei landwirtschaftlich wichtige Nutzpflanzen bearbeitet, Zuckerrübe, Kartoffel und Raps. Das Ziel des Verbundvorhabens besteht darin, Wege für die Produktion von PHB und anderen ausgewählten PHF in den genannten Nutzpflanzen aufzuzeigen und Protokolle zur Erstellung derartiger Pflanzen auszuarbeiten. Es sollen züchterische Prototypen hergestellt und deren ertragsphysiologische Eigenschaften unter pflanzenbaulichen Gesichtspunkten bestimmt werden. Im Teilvorhaben 5 wird die Kerngenomtransformation von Raps und Zuckerrübe mit Triple-Konstrukten durchgeführt. PHF-synthetisierende Primärtransformanten werden im Gewächshaus vermehrt, um ausreichend Pflanzenmaterial für Arbeiten zur Optimierung der PHF-Extraktion im Technikumsmaßstab bei dem Unterauftragnehmer SÜDZUCKER AG bereitstellen zu können. Für das dritte Projektjahr ist ein Freilandversuch zusammen mit dem Projektpartner Universität Kiel geplant.

Qualitativer Nachweis und quantitative Bestimmung der Phenolsaeure-Verbindungen in Obst- und Gemuesearten sowie wichtigen Gewuerzen mittels HPLC und GC

In allen wesentlichen heimischen Obst- und Gemuesearten wurden bzw. werden die Ester und Glucoside der in Pflanzen hauptsaechlich vorkommenden Hydroxybenzoesaeuren (p-Hydroxybenzoesaeure, Vanillinsaeure, Protocatechusaeure, Syringasaeure) und Hydroxyzimtsaeuren (p-Cumarsaeure, Ferulasaeure, Kaffeesaeure, Sinapinsaeure) qualitattiv und quantitativ mit moderner instrumenteller Analytik bestimmt.

Untersuchung deutscher Obstarten und Gemuesearten sowie von Gewuerzen auf phenolische Inhaltsstoffe

Nachweis von Phenolcarbonsaeuren, besonders Hydroxyzimtsaeuren und Hydroxybenzoesaeuren, sowie plavonoiden Verbindungen in Obst, Gemuese und Gewuerzen sowie deren quantitative Bestimmung. Damit Feststellung von Stoffen mit ggf. konservierender oder antioxidativer Wirkung in pflanzlichen Lebensmitteln, was bei Ueberwachungsaufgaben (Lebensmittelkontrolle) zu beruecksichtigen ist. Nachweis von Fruchtsaft-Verfaelschungen durch Zusatz von Fremdfrucht.

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