Das Projekt "Die Aktivitaet der Nitratreduktase in Nahrungspflanzen; Verteilung in der Pflanze und thermische Stabilitaet" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesforschungsanstalt für Ernährung, Institut für Biologie durchgeführt. Nitrat ist ein unerwuenschter Inhaltsstoff von Nahrungspflanzen. Sein Gehalt wird mitbestimmt durch die Aktivitaet der Nitratreduktase, die fuer den weiteren Stoffwechselumsatz verantwortlich ist. Im Hinblick auf die Sicherung einer gesunden Nahrung ist es notwendig, die Verteilung der Nitratreduktase in den verschiedenen Pflanzenorganen, wie Wurzel, Spross, Blatt und Bluete zu kennen und die Abnahme des Nitratgehaltes, verknuepft mit der moeglichen Bildung von Nitrit, zu verfolgen. Gleichzeitig soll auch der Einfluss von Lagerzeit und Temperatur auf die Nitratreduktase und den Nitritgehalt geprueft werden.
Das Projekt "D 1.3: Regulation of flowering in tropical fruit crops on erosion prone sites in Northern Thailand" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Kulturpflanzenwissenschaften, Fachgebiet Ertragsphysiologie der Sonderkulturen (340f) durchgeführt. NRCT component: Assoc.Prof.Dr. Sruamsiri, Pittaya - Development of Clean Technology for Off-season Fruit Production: A Case Study of Mango, Longan, Litchi and Tangerine. Specific basic and applied science activities for each crop will be carried out in an attempt to solve the following issues. Longan: Previous research work has shown that flower induction can successfully be manipulated by application of KClO3. This crop is therefore an ideal model plant to investigate the regulatory mechanisms of flowering by: 1. determining acquisition and distribution of KClO3 using isotope labelling techniques and measuring enzyme activities in leaves to decide whether nitrate reductase is involved in the conversion and flower inducing activity of KClO3; 2. identifying mutual influences between hormones including their time-dependent changes brought about by manipulation of hormone biosynthesis through exogenously applied plant growth regulators (PGRs); 3. investigating the effect of off-season production systems on carbohydrate distribution and reserves. Mango: Paclobutrazol (PBZ) is already commercially used to manipulated flower induction in mango, however, the technique may not be sustainable due to its persistence in plant and soil. Prohexadione-Ca (Pro-Ca), another gibberellin biosynthesis inhibiting compound, and specific crop management techniques may prove to be successful and more sustainable alternatives to PBZ and warrant detailed investigation by: 1. evaluating appropriate time-of-season, concentration and application procedure (injection or spray) of Pro-Ca as possible alternative of PBZ and subsequent effects on hormonal status; 2. pruning or defoliation techniques which may induce a secondary flower through an altered hormonal status in the bud tissue. Litchi: There are still no proven orchard management practices for inducing off-season flowering in litchi. The main research objective is to study the significance of plant stress (pruning, girdling shoot tipping techniques, water and nutrient deficiency) on flowering signals by determining carbohydrate changes and hormonal status.
Das Projekt "Untersuchungen zu den Abbau-Mechanismen der Sprengstoffe RDX und TNT durch bodenbewohnende Pilze" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Biotechnologie und Wirkstoff-Forschung (IBWF) e.V. an der TU Kaiserslautern durchgeführt. Sprengstoffe, v.a. TNT und Hexogen (RDX), sind als Kontaminationen in den Boden eingetragen worden und gelangen aufgrund ihrer geringen Wasserlöslichkeit langsam in das Grundwasser. Aufgrund ihrer Umwetlttoxizität ist eine Sanierung kontaminierter Standorte nötig. Bisherige Untersuchungen zum Abbau dieser Xenobiotika haben sich auf die oxidativen Enzyme von Pilzen aus fremden Habitaten (v.a. Weißfäule-Pilzen) konzentriert. Unter Ansatz basiert hingegen auf der Charakterisierung des Abbau-Potentials der nativen Bodenmycota. TNT wird durch Nitratreduktase-Aktivität reduziert und in die Humus-Schicht eingebunden, während das instabile heterozyklische RDX-Moleküle durch Reduktion gespalten und somit mineralisiert wird. TNT-Reduktion und RDX-Abbau werden durch eine große Diversität an bodenbewohnenden Pilzen durchgeführt, v.a. Zygomyceten (Cuninghamella, Absidia) und imperfekte Stadien von Ascomyceten (Penicillium, Trichoderma). Unsere derzeitigen Studien befassen sich mit der Einbringung der RDX-Fragmente in den pilzlichen Sekundärmetabolismus.
Das Projekt "Zur Rolle der Nitratreduktion und der Stickstoffmonoxid (NO)-Bildung beim normoxischen/anoxischen/post-anoxischen Stoffwechsel von Wurzeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Fakultät für Biologie, Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften mit Botanischem Garten durchgeführt. Nitratreduktion von Wurzeln hat positive Auswirkungen auf die Überflutungstoleranz, doch sind die Mechanismen nur unzureichend verstanden. Nitratreduktase(NR)-haltige Wurzeln eines Tabakwildtyps produzierten unter Anoxia viel weniger Ethanol und Lactat als Wurzeln einer Tabaktransformante (LNR-H), die keine lösliche NR in der Wurzel (aber normale NR-Aktivität in den Blättern) besitzt. Auch der cytosolische pH und der Energiezustand der Wurzeln waren in WT unter Anoxia besser und die Pflanzen zeigten im Gegensatz zur LNR-H keine Welkeerscheinungen. Wir wollen nun überprüfen, inwieweit Nitrat- und Nitritreduktion, Atmung und oxidativer Pentosephosphatzyklus um Metabolite konkurrieren, und weshalb unter Anoxia in WT-Wurzeln die NR-Expression gesteigert und/oder die Proteolyse gehemmt ist. nitratreduzierende Pflanzen ermittieren unter Anoxia auch vermehrt Stickstoffmonoxid (NO). Wir wollen die NO-Emission von Wurzeln unter Normoxia/Anoxia/Post-Anoxia quantifizieren und beteiligte Reaktionen identifizieren. Eine mögliche Korrelation zwischen NO- und Ethylenemission sowie eine vermutete Akkumulation von NO-Verbindungen (Nitrosothiole und Nitrotyrosin) soll untersucht werden. Alle Experimente werden mit dem WT, der LNR-H-Transformante sowie an der Nitritreduktaseantisensetransformante von Tabak durchgeführt.
Das Projekt "Einfluss von Landnutzungsintensität auf die räumliche Verteilung und Funktion von Bodenmikroorganismen (SCALEMIC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Fachgebiet Bodenbiologie durchgeführt. Ziel des Projektes ist, den Einfluss der Grünlandlandnutzung auf die funktionelle Diversität von Bodenmikroorganismen in den drei Exploratorien zu untersuchen. Der C- und N-Kreislauf als Schlüsselprozesse terrestrischer Ökosysteme steht hierbei im Vordergrund. Unsere Hypothese ist, dass Grünland unterschiedlicher Nutzungsintensität anhand von generellen mikrobiellen Parametern klassifiziert werden kann. Hierfür wird ein Fuzzy Modell eingesetzt, das auf 1200 Referenzdaten basiert, welche innerhalb der letzten 20 Jahre in ganz Europa erhoben wurden. Anschließend soll die Enzymaktivität als Maß mikrobieller Aktivität im C- und N-Kreislauf mittels Geostatistik intensiver untersucht werden. Wir vermuten, dass eine abnehmende Diversität von Bodenmikrohabitaten und Pflanzen bei intensivierter Landnutzung die räumliche Heterogenität von mikrobiellen Prozessen reduziert. Gleichzeitig erwarten wir, dass die Landnutzung spezifische Funktionen der mikrobiellen Gemeinschaft beeinflusst. Dies soll beispielhaft an der bakteriellen Denitrifizierung durch die Analyse von Funktionsgenen (narG, nirK, nirS, nosZ) gezeigt werden. Die Verknüpfung von Abundanz und Gemeinschaftsstruktur der Denitrifizierer mit der Nitratreduktaseaktivität wird das Verständnis der Regulation des N-Kreislaufs in terrestrischen Ökosystemen verbessern. Die Ergebnisse werden mit der oberirdischen Biodiversität in Verbindung gebracht, um den Zusammenhang zwischen ökosystemarer Funktion und biotischer Diversität zu klären. Dies wird zur Erklärung des räumlichen Auftretens von Pflanzenarten in unterschiedlich genutztem Grünland beitragen.
Das Projekt "Verbundprojekt: Neue Verfahren zur biologischen Nitratelimination in kleinen Wasserwerken - Arbeitsteil III: Einsatz von Bakterien mit sauerstofftoleranter dissimilatorischer Nitratreduktase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Biologie II durchgeführt. Es sollen Staemme denitrifizierender Bakterien isoliert werden, deren Nitratreduktase bereits bei geringem Sauerstoffgehalt im Medium synthetisiert und aktiviert wird, so dass nicht erst voll anaerobe Bedingungen fuer eine Nitratentfernung eingestellt werden muessen. - Zusaetzlich wird versucht, psychrophile Staemme anzureichern, die noch bei Temperaturen unter 10 Grad Celsius eine relativ hohe Denitrifikationsrate aufweisen. - Mit diesen ausgewaehlten Staemmen soll dann geprueft werden, ob eine hoehere Leistungsdichte bei der Stickstoffentfernung aus Grundwasser erreicht werden kann; der Einsatz von Staemmen mit 'sauerstofftoleranter' Nitratreduktase wuerde fuer die Nitratreduktion keine vollstaendige O2-Entgasung erfordern, so dass der technische Aufwand und der Energieeinsatz geringer waeren als in voll anaeroben Reaktoren.
Das Projekt "Simulation des Stoff- und Energiehaushaltes gesunder und geschaedigter Waldoekosysteme am Beispiel ausgewaehlter Waldgebiete in der Bundesrepublik Deutschland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Arbeitsgruppe Prof. Kohlmaier durchgeführt. Es wurde ein mathematisches Modell zur Simulation der Gasaufnahme ueber den stomataeren Pfad erarbeitet. Fuer die Spurengase SO2, NO2 und O3 ist die Aufnahme ueber den cuticulaeren Pfad im Vergleich zum stomataeren Pfad unbedeutend. Die Aufnahmeraten konnten auf der Grundlage der effektiven Widerstaende erklaert werden.Anreicherungseffekte aufgrund des rein thermodynamischen Gleichgewichts zwischen Gas- und Fluessigkeitsphase, sowie die Implikationen verschiedener Metabolisierungswege konnten stimuliert und an experimentellen Daten validiert werden. Dabei wurde die starke Abhaengigkeit der pysikalisch-chemischen und physiologischen Prozesse von Temperatur und Licht beruecksichtigt. Unter Benutzung von Datensaetzen des UBA und des DWD sind Simulationen von diurnalen und saisonalen Effekten durchfuehrbar. Die Hemmung der Ribulosebisphosphat Carboxylase durch S(+IV) wurde in ihrer quantitativen Bedeutung untersucht. Die Modellierung der Nitrat- und Nitritreduktion konnten Implikationen der verschiedenen Hypothesen ueber die Lokalisierung der Nitratreduktase herausgearbeitet werden. Weiterhin wurde gezeigt, dass die weitverbreitete Hypothese, dass NO2 durch die Disproportionierung zu Nitrit und Nitrat in die Pools zellulaerer Metabolite ueberfuehrt wird, weder die qualitative Charakteristik noch die quantitativen Daten zur NO2-Aufnahme erklaeren kann. Als Modellsystem fuer Radikalreaktionen des NO2 wurde die Wasserstoffabstraktion an Membranlipiden untersucht. Die Uebertragbarkeit der Saetze aus der Theorie unimolekularer Netzwerke auf die Diffusions/Reaktionssysteme am Blattpfad wurde bewiesen...
Das Projekt "Auswirkungen steigender CO2-Konzentrationen und klimatischer Aenderungen auf Forstpflanzen bei unterschiedlicher Stickstoffversorgung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Essen, Fachbereich 9 Architektur, Bio- und Geowissenschaften, Institut für Angewandte Botanik durchgeführt. Anhand von Modelluntersuchungen an Pappeln und Buchen sollte geklaert werden, wie sich a) die steigende atmosphaerische CO2-Konzentration, b) die steigende Stickstoffdeposition und c) Wasserdefizit bei Laubbaeumen auswirken. Ausserdem sollte geprueft werden, ob erhoehtes CO2 die Stresswirkungen von Stickstoffueberversorgung, Wasserdefizit und Ozon moduliert. Zur Wirkungserhebung wurden neben produktionsbiologischen Messungen vor allem biochemisch-physiologische Analysen durchgefuehrt. Analysiert wurden die Aktivitaeten der Enzyme Ribulose-1,5-bisphosphat Carboxylase, Saccharosephosphatsynthase, Saccharosesynthase, Phosphoenolpyruvat Carboxylase, Nitratreduktase, Glutaminsynthetase, Chitinase, Glucanase, Katalase und verschiedene Peroxidasen. Hinzu kamen Bestimmungen der Blattgehalte an Pigmenten, Proteinen und nichtstrukturellen Kohlenhydraten. Es konnte gezeigt werden, dass erhoehtes CO2 einen nur kurzen, voruebergehenden Wachstumsschub verursacht und die Wirkungen von Wasserdefizit und Stickstoffueberangebot nicht oder nur unerheblich moduliert. Bei Ozon war eine Modulation der Pflanzenwirkung bei gleichzeitig erhoehtem CO2 nur bei akuten Konzentrationen festzustellen. Steigende Stickstoffdeposition fuehrte zu deutlich und nachhaltig verbessertem Wachstum der Versuchspflanzen. Hier wurden Dosis-Wirkungsbeziehungen sowohl anhand produktionsbiologischer als auch biochemischer Kriterien aufgestellt. Wasserdefizit fuehrte zu deutlich eingeschraenktem Wachstum mit erheblichen Veraenderungen im Kohlenhydrathaushalt. Die regulatorische Integration von Kohlenstoff und Stickstoffhaushalt zeigte sich bei Pappeln aehnlich der fuer krautige Pflanzen beschriebenen.
Das Projekt "Genetische und funktionelle Charakterisierung von Ferredoxinen und interagierenden Redoxproteinen aus Cyanobakterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Botanisches Institut und Botanischer Garten durchgeführt. Molekulare Erkennung spielt in der Biologie eine wichtige Rolle. Die molekularen Mechanismen, welche der Wechselwirkung zwischen zwei Proteinen und deren Regulation zugrunde liegen, sind nach wie vor ungeklaert. Im vorliegenden Projekt sollen am Beispiel der cyanobakteriellen Ferredoxine und ihrer Reaktionspartner folgende Fragen beantwortet werden: Wie interagieren Proteine in der Zelle? Welche strukturellen Merkmale sind notwendig, um die physiologische Funktion zu erfuellen? Welches sind die Faktoren, die diese Reaktionsmechanismen kontrollieren? Nach den Untersuchungen mit Ferredoxin: NADP+ Reduktase (FNR; petH) werden wir die Nitritreduktase durch heterologe Expression in E. coli und gezielte Mutagenese von nirA in die Charakterisierung der Wechselwirkung von ferredoxinabhaengigen Enzymen einbeziehen. Weiterhin sind Experimente zur Regulation der Transkription von petH vorgesehen sowie die genetische Analyse und Charakterisierung des Phaenotyps von verschiedenen Ferredoxinnullmutanten von Anabaena variabilis (fdxH1 hoch minus - fdxH2 hoch minus - fdxB hoch minus. Ueber das two hybrid System wollen wir einen bislang unbekannten Elektronenuebertraeger fuer die Nitrogenase Reduktase (nifH) identifizieren. Schliesslich werden die Ursachen der Sauerstoffsensitivitaet von Proteinen am Beispiel des FdxH2-Redoxproteins untersucht.
Das Projekt "Biochemische Grundlagen der Nitratreduktion durch Starterkulturen in fermentierten Lebensmitteln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät I Allgemeine und Angewandte Naturwissenschaften, Institut für Lebensmitteltechnologie, Fachgebiet Allgemeine Lebensmitteltechnologie und -mikrobiologie durchgeführt.
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