Mykotoxine sind Metaboliten des Sekundärstoffwechsels mikroskopisch kleiner Pilze, vor allem der Gattung Aspergillus, Penicillium und Fusarium. In bestimmten Konzentrationen wirken sie toxisch für Mensch, Tier und Pflanze. Die als Feldpilze bekannten Fusarien bilden Mykotoxine (Trichothezen und Zearalenon) zum Teil schon während der Wachstums- und Reifungsphase des heimischen Futtergetreides und beim Mais. Trichothezen (Deoxynivalenol, DNO) übt eine zytotoxische Wirkung aus, indem es die Protein- und DNA-Synthese hemmt. Aufgrund seiner hohen Zytotxizität greift die Substanz an verschiedenen Systemen des Körpers ein, so dass infolge einer Abwehrschwäche Fruchtbarkeitsstörungen (Unfruchtbarkeit, Umrauschen), Aborte, Totgeburten und mimifizierte Früchtte sowie Uterusatrophie bei Sauen insbesondere bei Jungsauen aufgetreten sind. Im Gegensatz dazu sind die Zearalenone nicht toxisch. Ihre Aktivität im Tier besteht in einer östrogenen Wirkung, die zu Veränderungen an den Fortpflanzungsorganen und zu Fruchtbarkeitsstörungen beim Schwein führen. Ein Einfluss von Mykotoxin auf die Fruchtbarkeit wurde bisher weitgehend nach Fütterung von mykotoxin-haltigen Futtermitteln beobachtet. Grundlagenerkenntnisse über direkte negative Einflüsse von Mykotoxinen auf die Fruchtbarkeit können mit Hilfe von Untersuchungen mittels In-vitro-Kultivierung von Eizellen und Embryonen, ovariellen und uterinen Zellen gewonnen werden. Die physiologische Aktivität der genannten Zelltypen des weiblichen Reproduktionstraktes kann über funktionelle Tests gemessen werden, die ihrerseits darüber Auskunft geben, in welchem Maße die Leistungen dieser Zellen bzw. Embryonen störanfällig gegenüber Zearalenon und Trichothezen sind.
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.
Untersuchung der Wirkungsmechanismen von Ochratoxin A, Citrinin, Patalin und Penicillsaeure. Ochratoxin A, ein nephrotoxisches Mycotoxin aus Aspergrelus ochraceus hemmt die Phenylalanyl-t RNA-Synthetase von Enkarykuoten und Prokaryonten. Der Hemmungstyp ist kompetitiv. Daher kann die Hemmwirkung auf Hepatom-Gewebekulturzellen, der letale Effekt auf Maeuse und der Effekt auf Makrophagen-Migration und Immunosuppression durch Phenylalanin aufgehoben werden. Citrinin, ein nephrotoxisches Mycotoxin aus Penicillium citrinum, hemmt in vivo vor allem RNA und DNA-Synthese. Patulin und Penicillsaeure reagieren mit SH- und NH2-Gruppen und haben deshalb vielfaeltige Wirkungen. Plasmid-DNA und t-RNA reagieren mit diesen Mycotoxinen.
This dataset is the result of an experimental series that was carried out in September/October 2022 at GFZ German Research Centre for Geosciences, Potsdam, Germany to observe biosorption of lead under extreme conditions. Synthetic solutions, simulating the geothermal fluids from the Heemskerk geothermal power plant were were prepared in 30 ml glass vials (Rotalibo screw neck ND24 EPA). To prepare the stock solutions, sodium chloride (NaCl, 99.8 %, Cellpure, Merck, DE) was added at 265 g/L and Pb(II), in form of lead nitrate (Pb(NO3 )2 , Merck, DE), at 1 g/L to ultrapure water. To assess the impact of acetic acid on lead biosorption, two treatments were done: one without acetic acid and one where acetic acid (100 %, Merck, DE) was added at 60 mg/L. Finally, dead biomass of the fungus Penicillium citrinum was added in the samples at a concentration of 4 g/L (Wahab et al., 2017). The samples were incubated in an autoclave at a pressure of 8 bars on a rotative shaker. The temperature was set at 25 °C, 60 °C or 98 °C with three contact times (1, 2 and 3 h). All treatments were performed in triplicates. For each treatment, two controls without biomass were done. Control samples without the addition of NaCl were done in duplicate, at 25 °C and for 2 h. After incubation, samples were filtered through a 0.22 µm nitrocellulose filter (Sartorius Stedim Biotech, FR) to separate the biomass from the liquid. The biomass on the filters was dried for 24 h at 45 °C before being scraped from the filter and kept in a Falcon tube at room temperature.
Aus den Pilzen Penicillium sp., Trichoderma sp., Aspergillus sp. werden Klone selektiert, deren Enzymspektren optimal auf die Polysaccharide des Apfeltresters zugeschnitten sind. Die resultierenden Enzympräparate werden charakterisiert und den Projektpartnern TI für dessen Versuche zur Verfügung gestellt. Das gleiche Verfahren wird mit Orangenschalen als Substrat durchgeführt. Für die neu selektierten Pilz-Klone sollen dann wirtschaftliche Fermentationsverfahren entwickelt werden. Der Arbeitsplan beinhaltet die Selektion und Verbesserung der Enzyme zur Hydrolyse von Apfeltrester und Orangenschalen. Zunächst werden Selektivnährböden auf der Basis von Apfeltrester und Orangenschalen entwickelt. Dann werden die ASA-Hochleistungsstämme auf diesen Nährböden angezüchtet und die Kolonien (Klone) mit der besten Enzymbildung selektiert. Die selektierten Stämme werden in Submerskultur auf Apfeltrester bzw. Orangenschalen kultiviert und die resultierenden Enzymspektren detektiert. Danach erfolgt die Entwicklung und Charakterisierung der neuen Enzyme.
Die Getreidequalität kann durch Schimmelpilzbefall und oftmals damit einhergehende Bildung gesundheitsschädlicher Mykotoxine erheblich gemindert werden. Da bisher die Bedeutung mikrobieller Interaktionen für die Mykotoxinbildung noch unbekannt ist, soll sie am Beispiel verschiedener Interaktionsmodelle des Schimmelpilzes Fusarium graminearum (Wildtyp bzw. tri5-Mutante, die keine Trichothecene bilden kann) mit Alternaria alternata, Penicillium verrucosum und Aspergillus ochraceus vor dem Hintergrund der Mykotoxinbildung bei verschiedenen Temperatur- und Feuchtebedingungen untersucht werden. Weiterhin sollen diese Interaktionsmodelle auf in vivo-Bedingungen, z.B. bei der Lagerung von Weizen, übertragen werden und Ergebnisse dazu liefern, wie sich die Interaktionen der Schimmelpilze auf die Mykotoxinbildung auswirken. Zur Charakterisierung der Interaktionen soll der Wachstumsverlauf der Schimmelpilze mittels Real-time-PCR quantitativ verfolgt und in Bezug zu den Mykotoxingehalten gesetzt werden. Ergänzend soll die Expression der Trichothecenbildung von F. graminearum auf RNA-Ebene mittels RT-PCR analysiert werden. Ausgehend von der tri5-Mutante sollen unbekannte, mit der DON-Bildung bei F. graminearum assoziierte Proteine anhand vergleichender Proteomanalysen identifiziert werden.
BIOFECTOR is an integrated project with the aim to reduce input of mineral fertilisers in European agriculture by development of specifically adapted bio-effectors (BEs) to improve the efficiency of alternative fertilisation strategies, such as organic and low-input farming, use of fertilisers based on waste recycling products and fertiliser placement technologies. Bio-effectors addressed comprise fungal strains of Trichoderma, Penicillium and Sebacinales, as well as bacterial strains of Bacillus and Pseudomonades with well-characterized root growth promoting and nutrient-solubilising potential. Natural extraction products of seaweed, compost and plant extracts, as well as their purified active compounds with protective potential against biotic and abiotic stresses are also tested in various combinations. These features offer perspectives for a more efficient use of nutrients by strategic combination with the alternative fertilisation strategies. Maize, wheat and tomato are chosen as representative crops. Laboratory and European-wide field experiments assure product adaptation to the various geo-climatic conditions characteristic for European agriculture. The final goal is the development of viable alternatives to the conventional practice of mineral fertilisation as contribution to a more efficient management of the non-renewable resources of mineral nutrients, energy and water, to preserve soil fertility and to counteract the adverse environmental impact of agricultural production.
Penicillium roqueforti ist eine der haeufigsten pilzlichen Schadensursachen in Silagen. Unklar ist jedoch sein Einfluss auf die Pansenfermentation. In der vorliegenden Arbeit sollte geprueft werden, ob Penicillium roqueforti sowie sein Mykotoxin Roquefortin (RQF) die Fermentation im kuenstlichen Pansen beeinflusst. Fuer die Untersuchungen stand ein kuenstlicher Pansen (Kurzzeitsystem) bestehend aus 4 Fermentern (Versuchsdauer: 5 Std ., Beladung mit 200 ml geseihtem Pansensaft + 200 ml Hungate-Puffer sowie RQF-Rohextrakte mit einer RQF-Menge von 3,3 bis 232 Mikrogramm) ein Langzeitsystem (RUSITEC) mit 6 Inkubatoren zur Verfuegung (Versuchsdauer: 21 Tage; Beladung: Tag 11 - 15: 2 Fermenter mit unveraenderter Maissilage (MS), 2 Fermenter mit MS + RQF-Extrakte mit 286 pg RQF-Menge, 2 Fermenter mit verschimmelter MS (Pen. roqueforti, RQF-Gehalt 286 mikrogramm); uebrige Tage: MS; Pufferzulauf 400 ml/24 Std.). Taeglich wurden folgende Parameter bestimmt: pH-Wert, Ammoniak-, Protein- u. fluechtige Fettsaeurekonzentrationen sowie Gasproduktion und Methananteil. A. Wirkung von Penicillium roqueforti (Langzeitsystem): 1. Erhoehung des pH-Wertes um 10,6 Prozent, 2. Abfall der Konzentration fluechtiger Fettsaeuren von 149 mmol/l auf 34 mmol/l, 3. Rueckgang von Gasproduktion (-61 Prozent) und Methananteil (-93 Prozent). B. Wirkung von RQF-Rohextrakt: a) im Langzeitsystem: Kein Einfluss auf die untersuchten Parameter; zugelegtes RQF konnte meist nach 24-stuendiger Fermentation nicht mehr nachgewiesen werden. b) im Kurzzeitsystem: 1. Keine Wirkung auf pH-Wert, Redoxpotential, Glukoseabbau, Harnstoffabbau, die Produktion von fluechtigen Fettsaeuren sowie L(-) u. D(+)-Laktat. 2. Erhoehung der Ammoniakgehalte, geringgradig erhoehte Gasproduktion sowie Methankonzentration. 3. Abnahme der Anzahl kleiner und mittlerer Protozoen. 4. RQF wurde innerhalb der fuenfstuendigen Fermentation bis 38 Prozent abgebaut. Die Auswirkungen Pen. roqueforti befallenen Futters auf die Fermentationscharakteristika des Panseninhaltes entsprechen den Erfahrungen mit pilzbefallener Maissilage. Die Feldbedingungen entsprechenden RQF-Zulagen wirkten lediglich im Kurzzeitsystem (Kompartment 1), wobei die erhoehten Ammoniakkonzentrationen im Pansensaft bei ungestoertem Harnstoffabbau auf eine reduzierte Proteinsynthese hinweisen. Die Beeintraechtigung der bakteriellen Eiweiss- und DNA-Synthese durch RQF ist bekannt. Im Langzeitsystem (Kompartment 1 - 3) riefen RQF-Rohextrakte keine Veraenderungen hervor. Offensichtlich sind die Bakterien im Kompartment 2 und 3 in der Lage, Fermentationsausfaelle aus Kompartment 1 auszugleichen.
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