Die ersten drei Jahre des Projektes standen im Dienste zweier Aufgaben, die erheblich schwieriger waren, als anfangs gedacht: 1. Entwicklung von Verfahren zur Excised-Patch und Whole-Cell Präparation von Xylemkontaktzellen des Mais. Hinzu kam der Nachweis, daß die LBS Zellen in Venen 3. Ordnung in direktem Kontakt mit den Xylemelementen tatsächlich der Ort des Aus- tausches zwischen Symplast und Apoplast sind.Nachdem diese Fragen nun gelöst sind, gilt das Interesse im letzten Förderungsabschnitt der physiologischen Rolle des Transportes zwischen Symplast und Apoplast. Bereits vorliegende Ergebnisse zeigen dabei die Richtung an. 1. Die gemessene pH-Abhängigkeit des dominanten K+-Kanals im whole-cell Präparat der Xylemkontaktzellen (die dem der Mesophyllzellen entgegengesetzt ist) scheint der Funktion des Kanals für den Ladungsausgleich in Cotransportregionen (z.B. für die Aufnahme von NO3 oder Cl) aus dem Xylem angepaßt zu sein. 2. Die Fähigkeit des Inward K+-Kanals, bei K+Mangel Na+ durchzulassen, ist sicher wichtig für den Einfluß von K+ Mangel bei Salzstress...Gegen Ende der Förderungsperiode sollte genug Datenmaterial vorliegen, daß die zu Anfang des Projektes begonnene, aber aufgrund des Datenmangels eingefrorene Modellierung der Flußbilanzen wieder aufgegriffen wird, indem das bereits bestehende Computerprogramm für 2 Teilapoplasten erweitert wird. Hierfür ist neben der Kenntnis der Plasmalemmatransporter (dieser Antrag) sowie der Zu- und Abfuhr durch Xylem und Phloem (Anträge Schurr, Zimmermann, Heldt) auch die Kenntnis der Driving forces für die Flüsse und der Pufferkapazitäten in den Apoplasten notwendig. Pufferkapazitäten und fluorometrisch gemessene Ionenkonzentrationen werden aus der Zusammenarbeit vor Ort mit der Arbeitsgruppe Sattelmacher bekannt sein. Die Bestimmung der Membranspannungen, der osmotischen Gradienten und auch der mit Mikroelektroden gemessenen Ionenkonzentrationen ist aus diesem Antrag ausgeklammert worden und soll in einem gemeinsamen Projekt mit der Arbeitsgruppe Zimmermann (Würzburg) gewonnen werden (s. Antrag Zimmermann, Hansen, Sattelmacher).
Entwicklung semipermeabler Membranen mit hohem Rueckhaltevermoegen fuer Phenole.
Ziel der geplanten Arbeiten ist die Entwicklung und Herstellung asymmetrischer Vernetzungsmembranen aus Polyvinylalkohol und Derivaten, welche aufgrund der hohen Bestaendigkeit gegenueber Loesungsmitteln und Phenolen, wie auch aufgrund des guten Rueckhaltevermoegens gegenueber Phenolen und anderen organischen und anorganischen Verbindungen zur Reinigung phenol- und loesungsmittelhaltiger industrieller Abwaesser mit Hilfe des Verfahrens der umgekehrten Osmose geeignet sind.
Das kontinuierliche Wahrnehmen von Umweltbedingungen und die nachfolgende Adaption sind bei einzelligen Organismen die Voraussetzung zum Überleben. Bei pathogenen Bakterien ist dies gleichzeitig mit der Induktion der Expression von Virulenzgenen verbunden. Eine Vielzahl von Reizleitungssystemen, die für diese Prozesse verantwortlich sind, konnten in den letzten Jahren identifiziert werden. Diese Systeme sind relativ einfach gebaut und bestehen aus einer Sensorkinase und einem Antwortregulator. Die eigentlichen Reize, die durch diese Sensorproteine 'gefühlt' werden, sowie die Mechanismen der Reizaufnahme und Signalweiterleitung sind allerdings für die meisten Systeme bisher unbekannt. Ich möchte in diesem Projekt am Beispiel der Sensorkinasen EnvZ (Osmosensor), CpxA (Wahrnehmung von Streß auf die bakterielle Zellhülle, pH) und des Sensors und Transkriptionsaktivators CadC (pH-Sensor) aus Escherichia coli die Natur des Reizes sowie die molekularen Mechanismen der Reizaufnahme untersuchen. Die Osmolarität hat auch einen bedeutenden Einfluss auf die Regulation der Expression der Virulenzgene bei verschiedenen pathogenen Bakterien. Ziel der Untersuchungen ist es, die Sensorkinase EnvZ (Osmosensor) aus Shigella flexneri erstmalig biochemisch zu charakterisieren. Weiterhin soll mittels 2D-Elektrophorese nach weiteren Proteinen in S.flexneri gesucht werden, die in Abhängigkeit von Veränderungen der Osmolarität phosphoryliert werden.
Das beantragte Projekt verfolgt das Ziel, ein vollständig gekoppeltes Vegetations-Grundwasser-Modell für Mangrovenökosysteme zu entwickeln. Im Speziellen soll das Prozessverständnis der Interaktionen zwischen Pflanzen und der Hydrodynamik im Grundwasser erweitert werden. Speziell sollen dabei Beziehungen zwischen (i) sichtbaren Vegetationsmustern wie Allometrie, Artenzusammensetzung und Zonierung, sowie (ii) unterirdischen Aquiferstrukturen und Potentialgradienten durch Grundwasser- und Gezeiteneinfluss untersucht werden. Von dem gekoppelten Modellansatz werden beide Seiten gleichermaßen profitieren: für (i) wird das Verständnis der physikalischen Mechanismen unterirdischer Konkurrenz ergründet und ein neues Konkurrenzkonzept für individuenbasierte Modelle entwickelt werden, welches Bodeneigenschaften und Gradienten berücksichtigt; für (ii) sollen oberirdisch sichtbare Vegetationsmuster, wie Zonierung, für Rückschlüsse auf die Aquiferstruktur und deren Parametrisierung im Modell Verwendung finden. Als Pilotökosystem wurden Mangroven gewählt. Unsere primäre Hypothese ist dabei, dass Gradienten der Salinität das Bindeglied zwischen Vegetationsmustern (Allometrie des Einzelbaumes, Zonierung des Bestandes) und hydrodynamischen Prozessen in der Grundwassermatrix darstellen. Salinität beeinflusst zum einen über das osmotische Potential die Wasseraufnahme der Pflanzen und hat daher einen Einfluß auf deren Wachstum und allometrische Ausprägung. Zudem erhöhen Wasseraufnahme und Salzexklusion den Salzgehalt im Untergrund. Dichtegradienten durch Unterschiede im Salzgehalt werden neben Randbedingungen wie Grundwasserzufluss oder Gezeiten zu einer Triebkraft der hydrodynamischen Fließprozesse, welche wiederum die Salinität im Wurzelraum der Pflanzen ändern können. Das Potentialkonzept des Pflanzenmodells BETTINA bietet eine geeignete Schnittstelle zu den hydrodynamischen Prozessen in der Bodenmatrix, welche seinerseits mit OpenGeoSys abgebildet werden können. Mit dem gekoppelten Modell wollen wir aus abiotischen Randbedingungen Eigenschaften wie Artenzusammensetzung, Zonierung und die Allometrie der Bäume (z.B. Höhe, Durchmesser) prognostizieren. Beide Seiten werden davon zu gleichen Teilen profitieren: für die Grundwassermodellierung wird es möglich sein, sichtbare Vegetationsmuster (Allometrie, Zonierung) für Rückschlüsse auf Aquifereigenschaften und in geeigneter Weise zur Paramtrisierung der Hydrodynamik zu nutzen. Für Ökosystemmodellierung wird ein Konzept der unterirdischen Konkurrenz erstellt werden, was im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen (z.B. Field Of Neighbourhood) Eigenschaften der unterirdischen abiotischen Gegebenheiten (Porosität, bevorzugte Fließrichtung) berücksichtigt.