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.
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.
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.
lm Klimawandel werden sich der Traubeneiche weitere Gebiete über ihr derzeitiges Areal hinaus erschließen. Ursache hierfür ist ihre große Toleranz gegenüber Trockenheit. Sie äußert sich in ihrer Fähigkeit zur Produktion osmotisch wirksamer Substanzen und zum Umgang mit oxidativem Stress. Auch die Eichengerbstoffe sind in diesem Umfeld zu sehen. Andererseits wirken die Tannine hemmend auf das Wachstum der herbivoren Eicheninsekten. Erhöhtes CO2, wie es zusammen mit dem Klimawandel erwartet wird, erleichtert den Eichen den Umgang mit oxidativem Stress. Unbekannt ist dagegen bisher, a) wie sich Traubeneichen unterschiedlicher Herkünfte unter erhöhtem CO2 auf Trockenheit einstellen, b) wie sie oxidativen Stress in der sich ändernden Umwelt abwehren und c) wie sich die systemökologischen Beziehungen zwischen den Eichenschädlingen und ihren Wirten im Klimawandel und unter erhöhtem CO2 darstellen. Deshalb ist es das Ziel des in Aussicht genommenen Projekts, die Leistungsfähigkeit und Schädlingsresistenz der Traubeneichen im Klimawandel provenienzbezogen zu prüfen. Zu diesem Zweck werden Traubeneichen verschieden arider Standorte unter ambientem und erhöhtem CO2 in modellhaften Zukunftsklimaten bei wechselnden Ariditäten kultiviert. Die Bäume werden auf ihre Wasserversorgung, die Akkumulation oxidativer Verbindungen als Stressparameter und die Produktion von osmotisch wirksamen Substanzen hin untersucht. Die Trockenresistenz wird mit dem antioxidativen System, den Gerbstoffen und der antioxidativen Kapazität eingeschätzt. Systemökologisch steht die Frasseignung der Eichenblätter für Raupen von zu Massenvermehrungen neigenden Schmetterlingsarten im Mittelpunkt des Interesses. Die Erkenntnisse des Vorhabens stellen eine Voraussetzung dafür dar, die Traubeneichenherkünfte für einen erfolgreichen Anbau dieser Baumart im Klimawandel zu identifizieren und ihre Potenziale voll auszunutzen.