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s/pcr-technik/SCR-Technik/gi

Harnstoff Vorwärmung zur Effizienzsteigerung von SCR-Systemen

Im Rahmen des HarVE-Projektes sollen Untersuchungen zum Einfluss der Randbedingungen der Harnstoff-Eindüsung auf die Effizienz von SCR-Systemen (selektive katalytische Reduktion) zur Reduzierung von Stickoxid-Emissionen und der Einhaltung der Emissionsgrenzwerte durch die 44. BImSchV vorgenommen werden. Das Ziel besteht darin, einen effizienten und sauberen Betrieb von SCR-Systemen auch bei geringen Abgastemperaturen, wie sie bei der Verfeuerung von Schwachgasen vorliegen, zu gewährleisten. Schwachgase entstehen u.a. bei der Produktion von Biogas, wobei für eine sinnvolle, energetische Nutzung in Biogas-BHKW das Abgasreinigungsverfahren aufgrund der geringen Abgastemperaturen vor besondere Herausforderungen gestellt wird. Für eine effiziente SCR-Prozesskette ist ein zügiger Zerfallsvorgang der eingedüsten Harnstoff-Wasser-Lösung von entscheidender Bedeutung, welcher wiederum insbesondere durch die übertragene Wärmemenge aus dem Abgas gesteuert wird. Aus diesem Grund soll der Effekt einer Vorwärmung der in den Abgasstrang eingedüsten Medien auf die nachfolgenden Prozesse der Verdampfung und des Harnstoff-Zerfalls untersucht werden. Speziell wird hier der Sprayaufbruch und die Verdampfungslänge der Harnstofflösung sowie die Menge und die Verteilung der anschließend freigesetzten Reaktionsprodukte der Thermo-Hydrolyse betrachtet. Sollte der Zerfallsprozess des Harnstoffs durch die Vorwärmung positiv beeinflussbar sein, könnten Bestands-BHKW durch Nachrüstung einer entsprechenden Heizung an geringere Gasqualitäten angepasst werden, ohne dass große technische Änderungen an den Abgasstrecken erforderlich werden. Darüber hinaus kann der grundsätzliche Harnstoffbedarf durch eine gesteigerte Umsatzrate gesenkt werden. Als Konsequenz ergeben sich essenzielle wirtschaftliche Vorteile im Betrieb des SCR-Systems. Auf diese Weise kann die hocheffiziente, CO2-neutrale Biomassenutzung zukunftssicher aufgestellt werden.

Quantitative molekularbiologische Bestimmung allergener Zutaten in Lebensmitteln mittels Real-time PCR (Folgeprojekt)

Aufgrund der EU-Richtlinie 2003/89/EG müssen allergene Zutaten in Lebensmitteln unabhängig von der enthaltenen Menge gekennzeichnet werden. Um zufällige Beimischungen allergener Zutaten (cross contact) von deren absichtlich erfolgter Zugabe abgrenzen zu können, wird weltweit an der Einführung von Schwellenwerten gearbeitet. Seit 2002 gilt in der Schweiz bereits ein derartiger Grenzwert. Die Kontrolle der Kennzeichnungspflicht ist Aufgabe der Lebensmittelüberwachung. Diese benötigt hierfür jedoch Nachweissysteme zur Ermittlung des Gehalts an allergenen Zutaten in Lebensmitteln. Im Rahmen des Vorgängerprojekts wird die methodische Basis der Quantifizierung erarbeitet und es werden quantitative molekularbiologische Nachweissysteme auf Basis der Real-time PCR zur Bestimmung des Gehalts an Sellerie und Lupinen in Lebensmitteln etabliert. Ziel des Folgeprojektes ist die Entwicklung quantitativer Nachweisverfahren für weitere allergene Zutaten, um die Grundlage für die Überwachung zukünftiger Schwellenwerte zu schaffen.

Virusnachweis aus Oberflächengewässern

Goals: A laboratory method for detection of enteropathogenic Viruses (e.g. Adenovirus) from surface (bathing) waters was established and five sampling sites monitored. The project aims at finding infectious routes in epidemiological cases. ; Approaches: A glasswool filtration column was used (similar to the method used in the EU-Virobathe project) to concentrate viruses from surface waters. The column was eluated by a pH-shift. The eluate was flockulated and virusparticles further concentrated by centifugation. Afterwards a Realtime-PCR was conducted for detection.; Results: A laboratory method for detection of Adenovirus in surface waters was established. The detection limit is around 10000 Virusparticles per 10 l. Recovery rates vary strongly. They seem to depend on suspended particles and other unknown factors. A mean recovery rate of 30 Prozent was achieved.

Entwicklung und Demonstration einer brennstoffflexiblen SCR-Nachrüstlösung für Reststofffeuerungen, Teilvorhaben: Studie zur Regelung einer modularen SCR-Anlage mittels Hochfrequenz-gestützter Bestimmung der Katalysator-NH3-Beladung

Die bei der energetischen Nutzung biogener Reststoffe entstehenden Schadstoffemissionen müssen mittels geeigneter Abgasreinigungssysteme gemindert werden. Bei der Konversion biogener Reststoffe entstehen neben Partikelemissionen aufgrund relativ hoher Stickstoffgehalte im Brennstoff auch erhöhte NOx-Emissionen, welche am effektivsten durch das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) gemindert werden können. In dem Forschungsvorhaben soll eine SCR-Nachrüstlösung für mit biogenen Rest- und Abfallstoffen betriebene Kesselanlagen im kleinen und mittleren Leistungsbereich (< 1 MWth) entwickelt werden. Dabei kommt eine innovative Hochfrequenztechnik zum Einsatz, die kontinuierlich den NH3-Beladungszustand des SCR-Katalysators misst und die Reduktionsmittelmenge automatisch an den tatsächlichen brennstoff- und lastabhängigen Bedarf anpasst. Die Funktionsweise des SCR-Systems soll an einer Feuerungsanlage mit verschiedenen biogenen Rest- und Abfallstoffen demonstriert werden, wobei neben der erreichbaren NOx-Minderung auch die Effekte einer Kombination mit Systemen zur Partikelabscheidung untersucht werden sollen.

Biologie und Kontrolle von Orobanche ramosa L.

Das parasitische Unkraut Orobanche ramosa L. verbreitet sich in Mitteleuropa und bedroht die Produktion mehrerer Kulturpflanzen - Tabak, Raps, Kartoffel, Karotte und Tomate. Im Gegensatz zu anderen Unkräutern, die mit der Kulturpflanze um Ressourcen konkurrieren, entnimmt O. ramosa Wasser, Nährstoffe und Assimilate direkt aus der Wirtswurzel. Dies führt zu erheblichen Ertrags- und Qualitätsverlusten. Da O. ramosa unmittelbar mit der Wirtspflanze verbunden ist und 90 Prozent der Parasitenentwicklung unterirdisch stattfinden, ist dieser Parasite schwer zu kontrollieren. In dieser Arbeit werden drei Ziele verfolgt: 1) Wir möchten mehr über die Populationsdynamik und die Verbreitung von O. ramosa in Deutschland erfahren. Zur Beschreibung von Populationen verwenden wir verschiedene klassische, aber auch molekulare Marker-Techniken (Polymerase-Ketten-Reaktion, PCR, mit spezifischen Mikrosatelliten; ISSR-PCR, RAPD). 2) Untersuchung der Pflanze-Pflanze-Interaktion unter besonderer Berücksichtigung von Resistanzmechanismen der Kulturpflanze (in diesem Fall Tabak), sowie Faktoren der Pathogenität von O. ramosa. Analyse der Produktion sekundärer Metabolite, reaktiver Sauerstoff-Zwischenprodukte (ROI), sowie der Exprimierung und Aktivität spezifischer Enzyme und Gene. 3) Entwicklung von Methoden zur Kontrolle von O. ramosa, basierend auf erworbener systemischer Resistenz (SAR) und der Verwendung spezifischer hyperparasitischer Bakterien und Pilze, die zur biologischen Kontrolle verwendet werden können.

Untersuchungen zur Epidemiologie der Anthraknose an Kulturheidelbeeren (Vaccinium corymbosum)

In dem Vorhaben sollen die Bedingungen für das epidemische Auftreten der Antraknose an Kulturheidelbeeren (Vaccinium corymbosum) erforscht und damit Grundlagen für eine wirkungsvolle, ökonomisch tragbare und ökologisch vertretbare Bekämpfung geschaffen werden. Zur eindeutigen Identifizierung des Pathogens/der Pathogene werden serologische Verfahren (C.acutatum-spezifischer ELISA) eingesetzt und auf Nukleinsäurenachweis basierende Verfahren (PCR) entwickelt. Die Epidemiologie der Anthraknose wird in Ertragsanlagen unter Erfassung von Witterungsbedingungen (Temperatur-, Luftfeuchte-, Niederschlags-, Windgeschwindigkeits- und Blattnässewerte) untersucht. Während der Vegetationsperiode (April-September) wird die Ausbreitung des Pilzes durch Sporen in Sporen- und Flaschenfallen erfasst und die räumliche Verteilung der Krankheit bestimmt. Durch wöchentliche Stichprobennahme werden die latenten Anthraknoseinfektionen an unreifen und reifen Früchten verfolgt, um Infektionsperioden bzw. Infektionshöhepunkte zu ermitteln. Ein Modell zur Prognose von Infektionsperioden soll erstellt werden, welches für die integrierte Bekämpfung der Anthraknose von Bedeutung sein kann.

Biogeochemical Processes in Tropical Soils

In recent years science has taken an increased interest in mineralization processes in tropical soils in particular under minimal tillage operations. Plant litter quality and management strongly affect mineralization-nitrification processes in soil and hence the fate of nitrogen in ecosystems and the environment. Plant secondary metabolites like lignin and polyphenols are poorly degradable and interact with proteins (protein binding capacity) and hence protect them from microbial attack. Nitrification, a microbiological process, directly and indirectly influences the efficiency of recovery of N in the vegetation as well as the loss of N (through denitrification and leaching) causing environmental pollution to water bodies and contributes to global warming (e.g. the greenhouse gas N2O is emitted as a by-product of nitrification and denitrification). Nitrifiers comprise a relatively narrow species diversity (at least as known to date) and are generally thought to be sensitive to low soil pH and stress. Despite these properties nitrification occurs in acid tropical soils with high levels of aluminium and manganese. Thus the main objective of the project will be the identification of micro-organisms and mechanisms responsible for mineralization-nitrification processes in acid tropical soils and the influence of long-term litter input of different chemical qualities and minimal tillage options. The project will include the use of stable isotopes (15N, 13C), mass spectrometry, gas chromatography (CO2, N2O), biochemical methods (PLFA) and molecular biology (16s rRNA., PCR, DGGE)

From laboratory to field - Research on insecticide resistance using the example of a chimeric cytochrome P450 monooxygenase

Development of insecticide resistance in insect pest species is one of the main threats of agriculture nowadays. The cotton bollworm, Helicoverpa armigera, is the noctuid species possessing by far the most reported cases of insecticide resistance worldwide, correlated with one of the widest geographical distributions of any agricultural pest species. This turns H. armigera into an adequate model to study resistance mechanisms in detail. The main mechanisms underlying insecticide resistance are target side insensitivity and metabolism, mainly due to carboxylesterases and cytochrome P450 monooxygenases. Just recently, the resistance mechanism of an Australian H. armigera strain toward the pyrethroid fenvalerate was ascribed to a single P450, CYP337B3. CYP337B3 is a naturally-occurring chimera between CYP337B2 and CYP337B1 evolved by an unequal crossing-over event. This enzyme had acquired new and exclusive substrate specificities resulting in the detoxification of fenvalerate. This is the first known case of recombination as an additional genetic mechanism, besides over-expression and point mutation, leading to insecticide resistance. Therefore, CYP337B1, CYP337B2, and CYP337B3 are ideal candidates for studying structure-function relationships in P450s. The project aims to characterize amino acids that are crucial for the activity of CYP337B3 toward detoxification of fenvalerate. Additionally, cross-resistance conferred by CYP337B3 enables the determination of common structural moieties of pyrethroids favoring detoxification by CYP337B3 and those leading to resistance breaking. Pyrethroids with identified resistance breaking moieties could be used to control even pyrethroid-resistant populations of H. armigera. Another advantage of this system is the conferment of insecticide resistance by CYP337B3 that is not restricted to Australia but seems to be a more common mechanism as recently revealed by the finding of the chimeric P450 in a cypermethrin-resistant Pakistani strain. To shed light on the contribution of CYP337B3 to pyrethroid resistance of H. armigera and even closely related species worldwide, field populations from different countries will be screened by PCR for the presence of CYP337B3 and its parental genes. If applicable, the allele frequency of CYP337B3 will be determined being a convenient method to conclude the resistance level of the tested populations. Finally, the project will result in advising farmers on the control of populations of H. armigera and related species possessing CYP337B3. This will even become more important due to the climate change allowing H. armigera to spread northward including central Europe, where H. armigera is not yet able to survive wintertime.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Biodiversität von Mikroalgen- und Cyanobakteriengesellschaften in Böden der Antarktis: Veränderungen entlang Entwicklungsstadien von Böden und abiotischen Variablen sowie Testen auf Endemismus und geographische Verbreitung

Antarktische Böden sind ideal geeignet, um bisher unerforschte besondere Eigenschaften von Bodenmikroalgen und -cyanobakterien zu untersuchen. Dazu gehören das Aufdecken von Pinionierarten bei der Besiedlung junger nährstoffarmer Böden sowie die Entwicklung von Mikroalgengesellschaften im Boden unbeeinflusst von anthropogenen Störungen oder dem Einfluss einer Deckschicht von Gefäßpflanzen. Zentrales Forschungsthema des Projektes ist es mögliche Korrelationen in Veränderungen der Algen- und Cyanobakteriengesellschaften mit verschiedenen Entwicklungsstadien der Böden, Stadien der (biogenen) Verwitterung sowie einer Reihe von abiotischen Bodenparametern zu untersuchen. Die Analysen werden die Rolle der Mikroalgen und Cyanobakterien bei der Bereitstellung von photosynthetischer Energie für Verwittungsvorgänge in jungen Böden als auch ihre Beiträge zu geochemischen Zyklen in den Böden aufklären. Schließlich werden die Analysen Rückschlüsse auf funktionelle und ökophysiologische Eigenschaften der Antarktischen Bodenalgen erlauben. Außerdem wird untersucht, ob die geographische Abgeschiedenheit der Antarktis und ihre besonders rauen Umweltbedingungen die Ausbildung besonders angepasster Antarktischer Populationen von Bodenalgen ermöglicht haben, die auf genotypischer Ebene unterschiedlich von ihren Entsprechungen der gemäßigten Breiten sind. Es werden mit Schwerpunkt Bodenproben entlang von Chronosequenzen aus Antarktischen Gletschervorfeldern der Maritimen Antarktis und dem Östlichen Antarktischer Kontinent, aber auch der trockeneren Polygonböden des Coal Nunatak untersucht. Die Proben wie auch die Bestimmung ihrer abiotischen Parameter werden durch Kooperationen innerhalb des SPP 1158 zur Verfügung gestellt. Unsere ersten Gruppen-spezifischen PCR-Amplifikationen zeigen bereits das Vorhandensein von Vertretern der Chlorophyta, Klebsormidium und Xanthophyceae in verschiedenen Bodenentwicklungsstadien entlang zweier Chronosequenzen aus Gletschervorfeldern.

Entwicklung eines PCR-Assays zur schnellen Identifizierung transgener Rapsgenotypen

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