Äpfel gehören zu dem am meisten konsumierten Obst weltweit und sind seit langem mit verschiedenen gesundheitlichen Vorteilen verbunden. Einer der wichtigsten Produzenten von Äpfeln ist der Norden Italiens. Aufgrund des Klimawandels und lang anhaltender Dürreperioden haben in den letzten zehn Jahren immer mehr Obstplantagen begonnen, Bewässerung zu nutzen, um das fehlende Wasser während der Trockenperioden auszugleichen. Im Rahmen des Projekts möchten wir die Rolle der Qualität des Bewässerungswassers und dessen Qualität für das wurzelassoziierte Mikrobiom von Apfelbäumen untersuchen. Wir möchten die Auswirkungen auf das Wachstum der Apfelbäume, die Apfelqualität sowie das mit den Apfelfrüchten verbundene Mikrobiom beschreiben. Da die Verwendung von Bewässerungswasser aufgrund der verlängerten Trockenperioden in Europa immer populärer wird, glauben wir, dass dieses Projekt nicht nur für die Grundlagenforschung von Bedeutung ist, um unser Verständnis der Interaktion verschiedener Umweltmikrobiome mit dem Mikrobiom von Apfelbäumen und den daraus resultierenden Auswirkungen auf das Phänotyp der Apfelbäume zu verbessern, sondern auch für die angewandte Forschung und die Entwicklung von Vorschriften zur Wasserqualität für die Bewässerung. In diesem Zusammenhang denken wir, dass Antibiotikaresistenzgene und ihre Ausbreitung aufgrund erhöhter Schadstoffwerte im Bewässerungswasser und in Apfelfrüchten von hoher Relevanz für die Verbrauchersicherheit sind. Unser Projekt konzentriert sich auf Apfelbäume von zwei Sorten, die häufig in Südtirol verwendet werden (Golden Delicious und Stark Delicious), und bezieht unterschiedliche ontogenetische Altersstufen der Bäume in unsere Analyse ein. Die Hauptziele des Projekts umfassen: Die Charakterisierung der Wasserproben, die zur Bewässerung entlang eines Gradienten des anthropogenen Einflusses des Flusses Etsch verwendet werden, unter Bewertung abiotischer und biotischer Eigenschaften. Die Untersuchung des Einflusses von Bewässerungswasser unterschiedlicher Qualität auf die Struktur und Funktion des Mikrobioms an der Pflanze-Boden-Schnittstelle. Die Definition und Charakterisierung der Anwesenheit von Metall- und Antibiotikaresistenzgenen in der Rhizosphäre von Golden Delicious- und Stark Delicious-Apfelbäumen. Die Definition und Charakterisierung der Anwesenheit von Metall- und Antibiotikaresistenzgenen in den Früchten dieser beiden Sorten, die zu den meistproduzierten in Südtirol gehören und weit in Deutschland vermarktet werden, um deren potenzielle Mobilität und Assoziation mit pathogenen Organismen zu bestimmen und das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen den beobachteten Resistenzen und denen von klinischem Interesse zu definieren. Die Bestimmung der Auswirkungen der Qualität des Bewässerungswassers auf die Resilienz von Apfelbäumen gegenüber Trockenheit. Unsere Studie konzentriert sich auf Wasser, das aus verschiedenen Teilen der Etsch mit unterschiedlichem anthropogenen Einfluss und Qualität entnommen wurde.
Zielsetzung:
Im vorgestellten Projekt wird die Hintergrundbelastung von landwirtschaftlich genutzten Böden mit Antibiotikaresistenzgenen ermittelt. Für Österreich liegen diesbezüglich keine systematisch erhobenen Daten vor.
Die aus dem Projekt gewonnen Erkenntnisse sollen die Gefahr einer Übertragung von Antibiotikaresistenzen (AR) aus Umweltquellen auf human- und veterinärmedizinisch relevante Bakterien verringern helfen. Die erzielten Ergebnisse dienen als Grundlage für eine evidenzbasierte Beratung von Risikomanagern und ein eventuell in Zukunft routinemäßig durchführbares ARG-Monitoring in den getesteten Ökosystemen. Das vorgeschlagene Vorhaben steht im Einklang mit den Vorgaben der EU zum 'One Health' Konzept zur Eindämmung von Antibiotikaresistenzen (1-3), zur Schwerpunktsetzung im Nationalen Aktionsplan zur Antibiotikaresistenz (NAP-AMR) in Österreich (4) und zur Beantwortung der parlamentarischen Anfrage 901/J (XXVI.GP/890/AB).
Die ermittelten ARG-Belastungen der Felder werden mit ARG Konzentrationen in Böden unter geringem anthropogenen Einfluss (Wiesen- und Waldböden) sowie mit den ARG Auftretensdaten in der Wassersäule (Quell-, Fluss- und Drainagewasser) im Einzugsbereich der getesteten landwirtschaftlichen Nutzflächen verglichen. Die Untersuchungen erfolgen unter natürlichen aber kontrollierten Bedingungen auf einem großflächigen Versuchsgelände (Hydrology Open Air Laboratory - HOAL, Petzenkirchen), das sich durch den Anbau unterschiedlicher Feldfrüchte, unterschiedliche Bewirtschaftungsmethoden und mehrere verschiedene Bodentypen auszeichnet. Durch die Miteinbeziehung von quantitativen ARG Daten aus Schweinekot und zur Bodendüngung eingesetzter Gülle aus dem vor Ort ansässigen Schweinezuchtbetrieb kann der Ausbreitungsweg von ARGs vom Tier über die Gülle in den Boden und von dort in die Wassersäule erfasst und modelliert werden. Die erhobenen Daten werden auch Auskunft über die mögliche Kapazität der exponierten Bodentypen zur Elimination anthropogen eingebrachter Antibiotikaresistenzen geben.
Die aus dem Projekt gewonnen Erkenntnisse dienen als Grundlage für ein eventuell in Zukunft routinemäßig durchführbares ARG-Monitoring in den getesteten Ökosystemen.
Folgende Fragen werden abgeklärt:
1. Welche Antibiotikaresistenzgene befinden sich in wichtigen Umweltkompartimenten (Feld, Drainage-, Quell-, Flusswasser, Wiesen-, Waldböden, Schweinekot, Schweinegülle)?
2. In welcher Menge kommen klinisch relevante ARGs in diesen Kompartimenten vor?
3. Welche Umweltkompartimente weisen eine besonders hohe Belastung mit Antibiotikaresistenzgenen und damit ein hohes Potential für die Verbreitung von Antibiotikaresistenzen auf?
4. Welche Strategien können angewandt werden, um die Ausbreitung von ARGs in den unter Punkt 3 identifizierten Ökosystemen zu minimieren? (Text gekürzt)
Zielsetzung:
Im vorgestellten Projekt soll die Hintergrundbelastung von Abwässern und Oberflächengewässern mit Antibiotika resistenten Bakterien (ARBs) und Antibiotikaresistenzgenen (ARGs) ermittelt werden. Für Österreich liegen diesbezüglich zwar vereinzelte Untersuchungen aus Stichproben bzw. einzelnen Kläranlagen vor, jedoch keine systematisch erhobenen Daten vor, welche unter anderem folgende Aspekte berücksichtigen:
- Untersuchung repräsentativer Stellen (Oberflächengewässer & Kläranlagen)
- Untersuchung eines Belastungsgradienten (z.B. Referenzstellen vrs. Überblicksmessstellen)
- Berücksichtigung einer zeitlichen Dynamik (Fluktuation im Jahresverlauf)
- Auswahl der Stellen bezüglich Verknüpfbarkeit mit thematisch anders gelagerten Untersuchungen (z.B. organische Spurenstoffe inkl. Antibiotikakonzentrationen)
Das angestrebte Untersuchungsprogramm soll primär eine Ersterhebung der Situation für Österreich darstellen und steht im Einklang mit den Vorgaben der EU zum 'One Health' Konzept zur Eindämmung von Antibiotikaresistenzen und zur Schwerpunktsetzung im Nationalen Aktionsplan zur Antibiotikaresistenz (NAP-AMR).
Im Detail werden folgende Projektziele verfolgt:
1. Charakterisierung der Antibiotikaresistenzgenbelastung von gereinigten Abwässern und Oberflächengewässern (Bestimmung des Status-quo; qualitatives Screening).
2. Quantifizierung von klinisch/veterinärmedizinisch relevanten ARGs in den getesteten Umweltkompartimenten (Status-quo; ARG-spezifische Quantifizierung).
3. Evidenzbasierte Identifikation von Ökosystemen, die ein hohes Risiko für die Verbreitung von klinisch/veterinärmedizinisch relevanten ARGs darstellen (Risikobewertungselement).
4. Überlegungen zur Identifizierung von Critical Control Points und Strategien zur Minimierung der Ausbreitung von klinisch/veterinärmedizinisch relevanten ARGs in den Umwelthabitaten zur Unterstützung eines Risikomanagements in Österreich.
Weitere Details sind der Anlage 'MARGINS-II' zu entnehmen.
Bedeutung des Projekts für die Praxis:
Antibiotika-resistente Infektionserreger verursachen in der Lebensmittelproduktion und in der Landwirtschaft schwere finanzielle Schäden.
Volkswirtschaftlich betrachtet sind die durch Übertragung von Umweltresistenzen verursachten Schäden in der Humanmedizin und im Bereich Öffentliche Gesundheit immens.
Ohne Eindämmung der Ausbereitung von Resistenzen werden im Jahr 2050 10 Millionen Todesfälle prognostiziert, die direkt oder indirekt auf AR zurückzuführen sind. Abgesehen vom persönlichen Leid und den massiven national zu tragenden Kosten für das Öffentliche Gesundheitssystem wird für diesen Zeitraum ein weltwirtschaftlicher Gesamtschaden von bis zu 100 Trillionen Dollar erwartet. Koordinierte Gegenmaßnahmen zur Bekämpfung der gegenwärtig kursierenden Antibiotikaresistenzgen-Seuche auf nationaler sowie internationaler Ebene sind daher unabdingbar. (Text gekürzt)