Das Projekt "Untersuchung der Genregulation und Funktion von Monoterpensynthasen bei Steineichen (Quercus ilex L.) und transgenen Birken (Betula pendula Roth)" wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft, Institut für Meteorologie und Klimaforschung.Die Blätter der immergrünen Steineiche (Quercus ilex L.) produzieren und emittieren temperatur- und lichtabhängig Monoterpene. Der physiologische Vorteil der Monoterpenemission für die Steineiche und andere Baumarten wie z.B. die Birke (Betula pendula Roth) mit gleichen Emissionseigenschaften ist unklar. Es gibt aber Hinweise, dass Monoterpene, in ähnlicher Weise wie Isopren, zu einer Erhöhung der Wärmetoleranz führen können. Über die genaue Funktion dieser Monoterpenemission für die Pflanze wie auch über die ihr zugrundeliegende Regulation auf Gen- und Proteinebene ist gegenwärtig noch nichts bekannt. Im Rahmen von Vorarbeiten mit der Steineiche konnten die kinetischen Eigenschaften von Monoterpensynthasen charakterisiert und ihre Bedeutung für die Monoterpenemission gezeigt werden. Weiterhin konnte aus cDNA der Steineiche ein Gen einer funktionell in E. coli exprimierbaren Myrcensynthase isoliert werden. Ziel des Projekts ist die Funktionsanalyse der licht- und temperaturabhängigen Monoterpenemission von Bäumen und deren Regulation. Hierzu werden aufbauend auf Arbeiten mit der Steineiche Birken mit aus der Steineiche stammenden Monoterpensynthasen (z.B. Myrcensynthase) transformiert und die transgenen Linien für die Untersuchungen zur Funktion der Monoterpenbiosynthese und -emission, insbesondere in Abhängigkeit der Umweltfaktoren Temperatur und Licht genutzt.
Das Projekt "Untersuchungen zum biogenen und anthropogenen Anteil der Ethylenemission und -immission in einem unter Ozonstress stehendem älteren Fichten-Buchen-Mischbestand" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung.Ethylen spielt eine bedeutsame Rolle in Bildungs- und Abbauprozessen troposphärischen Ozons. Zudem kommt Ethylen in der Wechselwirkung zwischen Biosphäre und Atmosphäre eine besondere Bedeutung zu. So kann es durch Bildung von Ozon indirekt zu einer Schädigung von pflanzen führen, andererseits wird unter Stressbedingungen, z.B. unter erhöhten ambienten Ozonkonzentrationen, Ethylen von Pflanzen abgegeben. Ethylen wird jedoch auch von anthropogenen Quellen emittiert. Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung des biogenen und anthropogenen Anteils der Ethylenemission und -immission in einem unter Ozonstress stehendem Waldgebiet. Das Vorhaben wird im besonderen auf die Ethylenemission von Buchen eingehen. Mittels gaschromatographischer Online-Messung von Ethylen, Isopren sowie Acetylen sollen die Emissions- und Immissionsgänge im Tagesverlauf sowie während einer Vegetationsperiode erfasst werden. Isopren wird nur durch biogene Prozesse emittiert. Für Acetylen sind keine biogenen Quellen bekannt. Somit ist über die gleichzeitige Messung von Acetylen und Isopren eine Diskriminierung des biogenen Anteils der Ethylenemissionen und -immissionen möglich. Als weitere Absicherung des biogenen Ethylenanteils soll die in der Ethylenbiosynthese wichtige Ethylenvorstufe 1-Aminocyclopropan1-Carboxylsäure berücksichtigt werden.
Das Projekt "Sekundäre Aerosolbildung und Partikelwachstum in der tropischen oberen Troposphäre: Messungen der chemischen Zusammensetzung der Aerosolpartikel mittels Aerosolmassenspektrometrie" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft.
Das Projekt "Poplar communication with its environment" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Göttingen, Büsgen-Institut, Abteilung Forstbotanik und Baumphysiologie.Terpenes (=isoprenoids) are volatile organic compounds (VOCs) emitted by plants but their ecological functions are not fully understood. Poplars are strong isoprene emitters. In preceding studies we have constructed non-isoprene emitting poplars and started with their characterization. We have also constructed poplars expressing pinene synthase. We aim to study the role of isoprene and monoterpenes in herbivore and mycorrhizal interactions. In addition to wild type poplar plants (isoprene and non-monoterpene emitters) we will make use of transgenic poplar lines, that are either non-isoprene emitters or non-isoprene, but constitutive monoterpene emitters. The influence of the VOC emission on the interaction with herbivores and/or ectomycorrhizal fungi will be studied under laboratory, green house and open air conditions. Furthermore, it will be investigated how attack by herbivores affects the survival of ectomycorrhizal fungi or pathogenic fungi and vice versa, and how EM changes the VOC blend emitted by the plants and the performance of leaf feeding insects. Responses of the plant and the ectomycorrhiza will be studied on a molecular level. The results of these studies will provide important knowledge about poplar interaction and defense from herbivory.
Das Projekt "Flüsse von BOVOC zwischen Gebirgsgrasslandökosystemen und der Atmosphäre" wird/wurde gefördert durch: Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Innsbruck, Institut für Ökologie.Flüchtige organische Kohlenstoffverbindungen (sog. VOCs) beeinflussen die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Atmosphäre und damit das Klima. Emittiert werden diese durch menschliche Aktivitäten und der Biosphäre, der bei weitem größte Teil der Emissionen stammt von Pflanzen. In der Vergangenheit wurden vor allem Kohlenwasserstoffverbindungen, wie Methan oder Isoprenoide, detailliert untersucht. Biogene oxygenierte VOCs (sog. BOVOCs), wie Methanol, Acetaldehyd und Aceton, wurden hingegen kaum untersucht obwohl diese in signifikanten Mengen in der Atmosphäre vorkommen und deren geschätzte gemeinsame Quellenstärke sich ungefähr auf die Hälfte jener von Isopren, welches die globalen VOC-Emissionen dominiert, beläuft. Dementsprechend unsicher sind die globalen Budgets von Methanol, Acetaldehyd und Aceton, und insbesondere die Abschätzung ihrer biogenen Senken/Quellengrößen. Das übergeordnete Ziel des beantragten Projektes ist es daher das Verständnis über den Austausch von Methanol, Acetaldehyd und Aceton zwischen terrestrischen Ökosystemen und der Atmosphäre zu erhöhen und damit die Fähigkeit diese Prozesse zu simulieren zu verbessern. Dazu wird eine Studie die experimentelle Aspekte mit Simulationsstudien kombiniert für ein Grünlandökosystem im Stubaital (Österreich) durchgeführt. Im Detail werden dabei folgende Zielsetzungen verfolgt: (i) Quantifizierung der saisonalen Flüsse von Methanol, Acetaldehyd und Aceton. In der Vergangenheit wurden VOC-Austauschmessungen häufig im Rahmen von kurzen intensiven Kampagnen bzw. maximal über eine Vegetationsperiode durchgeführt was eine Analyse der interannuellen Variabilität nicht zulässt. Im Rahmen des beantragten Projektes ist daher geplant für zwei weitere Jahre BOVOC-Flussmessungen durchzuführen um so, unter Einbeziehung von zwei Jahren Daten aus einem Vorgängerprojekt, erstmals die interannuelle Variabilität dieser Flüsse untersuchen zu können. (ii) Quantifizierung der Beiträge der Vegetation und des Bodens zum gesamten BOVOC-Austausch. Dazu werden, sowohl im Labor wie im Freiland, BOVOC-Austauschmessungen an Blättern der vorkommenden Pflanzenarten, wie auch, unter Einsatz einer neuartigen nicht destruktiven Methode, vom/zum Boden durchgeführt. (iii) Hochskalierung der unter (ii) erhobenen Daten auf Ökosystemebene mittels eines prozess orientierten Modells und Vergleich der Modellsimulationen mit den unter (i) mit einer unabhängigen Methode erhobenen Ökosystemflüsse. Dieser Vergleich stellt den ultimativen Test unseres Prozessverständnisses über den Austausch zwischen Biosphäre und Atmosphäre dieser drei wichtigen BOVOCs dar.
Das Projekt "Mikrobielle Biofabriken: Entwicklung eines Ogataea polymorpha Plattformstamms für die Umsetzung von C1-Verbindungen in Wertprodukte" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: RWTH University Aachen, Institut für Angewandte Mikrobiologie, Lehrstuhl für Angewandte Mikrobiologie.
Das Projekt "Mikrobielle Biofabriken: Entwicklung eines Ogataea polymorpha Plattformstamms für die Umsetzung von C1-Verbindungen in Wertprodukte, Teilprojekt A" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: RWTH University Aachen, Institut für Angewandte Mikrobiologie, Lehrstuhl für Angewandte Mikrobiologie.
Das Projekt "Mikrobielle Biofabriken: Entwicklung eines Ogataea polymorpha Plattformstamms für die Umsetzung von C1-Verbindungen in Wertprodukte, Teilprojekt B" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie.
Das Projekt "WTZ China: SO-TRACE - Emissionen von Dimethylsulfid und Isopren und ihr Einfluss auf Aerosole und Klima im Südpolarmeer" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR).Der Ozean ist eine Quelle für atmosphärische Gase, die trotz ihrer geringen Konzentration in der Atmosphäre eine große Wirkung auf das Klima der Erde haben. Diese klimarelevanten Spurengase beeinflussen z.B. den Treibhauseffekt oder die Ausweitung des Ozonlochs. Besonders die Wirkung mariner Spurengase auf die Aerosolbildung wird heute stark diskutiert. Direkte Beweise fehlen unter anderem deshalb, weil es an gleichzeitigen Messungen von marinen Gasemissionen sowie Aerosolbeschaffenheit und -konzentration mangelt. Aerosole erhöhen das Rückstrahlvermögen der Erde und sind damit ein wichtiger natürlicher Gegenprozess zur globalen Erwärmung. Trotzdem ist die Menge der vom Ozean emittierten Spurengase mit großen Unsicherheiten behaftet. Das Südpolarmeer ist dabei von doppelt großer Bedeutung: Einerseits liegen durch seine Abgelegenheit sehr wenige Messdaten vor, die jedoch auf vergleichsweise große Emissionen hindeuten. Andererseits ist es relativ unberührt von menschlichem Einfluss: Natürliche Prozessen können deshalb nahezu ungehindert beobachtet werden. Ziel des Projekts ist es daher, die Rolle mariner Spurengasemissionen bei der Bildung von Aerosolen im Südpolarmeer besser zu verstehen. Dazu sollen in Zusammenarbeit mit dem Third Institute of Oceanography, Xiamen, China, Messungen auf zwei Seereisen in diese Region durchgeführt werden. Ein Fokus wird auf die Spurengase Dimethylsulfid und Isopren gelegt, die dort in hohen Konzentrationen im Wasser vorkommen. Da es sich bei den Auswirkungen des Klimawandels um ein globales Problem handelt, wird durch die gemeinsame Forschung nicht nur die deutsche und chinesische Gesellschaft profitieren. Beide Länder haben sich mit der Verabschiedung des Pariser Klimaabkommens politisch hinter den Klimaschutz gestellt. Dafür ist ein verbessertes Prozessverständnis unerlässlich. Mit einer solchen Zusammenarbeit wird die Expertise zweier Institute kombiniert, um das globale Klimaverständnis zu verbessern.
Das Projekt "IBÖ-04: Biotechnologische Produktion von Terpenoiden am Beispiel von Isopren - auf Basis von Holz-Hydrolysaten" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Ulm, Fakultät für Naturwissenschaften.Terpenoide stellen eine der größten Gruppe von Biomolekülen dar. Für den industriellen Einsatz ist besonders Isopren relevant, welches der Herstellung von synthetischem Gummi dient. Die besten Isopren-Produzenten sind höhere Pflanzen, in denen eine Isoprensynthase die Biosynthese katalysiert. Eine kommerzielle Nutzung dieses Bioisopren-Pools ist nicht möglich, so dass Isopren aus petrochemischen Rohstoffen gewonnen wird. In Bakterien kann durch heterologe Expression von IspS der vorhandene Pool an Edukten für die Isopren-Synthese genutzt und die Ausbeuten durch Coexpression weiter Gene gesteigert werden. Mit E. coli Stämmen kann Isopren bereits in einer Größenordnung von mehreren g/L hergestellt werden. Diese Biosynthese erfolgt jedoch auf Basis von Glucose, was in Konkurrenz zur Produktion von Nahrungsmitteln steht. Der hier verfolgte Ansatz soll daher die Möglichkeit eröffnen, die nachhaltige Produktion von Bioisopren auf Basis von Holzabfällen zu realisieren. Dabei sollen durch Hydrolyse von lignocellulosehaltiger Biomasse die verschiedenen Zuckerfraktionen zugänglich gemacht werden. Für die heterologe Expression der Isoprensynthase und weiterer relevanter Gene soll Pseudomonas putida als Wirtsorganismus zum Einsatz kommen, da er sich durch eine hohe Lösungsmittel-Toleranz auszeichnet, wie sie zum Holzaufschluss verwendet werden. Diese Robustheit könnte notwendigen Aufreinigungsschritte der Hydrolysate erübrigen und zur Senkung der Produktionskosten für Bioisopren beitragen.
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