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Glufosinat: Metabolismus in transgenen und nicht-transgenen Pflanzengeweben sowie Schicksal im Boden

Das Projekt "Glufosinat: Metabolismus in transgenen und nicht-transgenen Pflanzengeweben sowie Schicksal im Boden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Biologie V, Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik durchgeführt. Glufosinat (oder Phosphinotricin) ist ein vergleichsweise modernes Herbizid, das seit etwa 25 Jahren in Gebrauch ist. Bei der Verbindung handelt es sich um eine Aminosäure; üblicherweise bezeichnet man das DL-Racemat als Glufosinat, das L-Enantiomer als Phosphinothricin. Die Verbindung ist Teilstruktur eines von den Pilzen Streptomyces viridochromogenes und Streptomyces hygroscopicus produzierten natürlichen Antibiotikums (Tripeptid: L-Alanin-L-Alanin-L-Phosphinothricin). Neben seiner antibakteriellen Wirkung zeigt Glufosinat eine nicht-selektive herbizide Wirkung. Der antibakterielle und herbizide Effekt geht nur vom L-Enantiomer aus; das D-Enantiomer ist inaktiv. Sowohl Glufosinat (Racemat) als auch das Tripeptid (Bialaphos oder Bilanaphos; mit L-Enantiomer) werden als Herbizide vermarktet. Die herbizide Wirkung von Phosphinothricin beruht auf einer Inhibition der Glutaminsynthetase. Glufosinat weist günstige ökotoxikologische Eigenschaften auf, z.B. bezüglich Versickerung, Abbau sowie Toxizität gegenüber Tier und Mensch. Auf Grund dieser Eigenschaften ist Glufosinat ein geeigneter Kandidat zur Herstellung gentechnisch modifizierter Herbizid-resistenter Pflanzen, um Glufosinat auch selektiv - im Nachauflauf - einsetzen zu können. Dazu wurden verschiedene Spezies, wie z.B. die Zuckerrübe, mit dem bar-Gen aus Streptomyces hygroscopicus transformiert. Das bar-Gen codiert für eine Phosphinothricin-N-acetyltransferase, die Phosphinothricin zum nicht herbizid-wirksamen, stabilen N-Acetylderivat umsetzt. Bei entsprechend hoher Expression des bar-Gens resultiert eine Glufosinat-resistente Pflanze. Ein Ziel unseres Forschungsvorhabens war es, den Metabolismus von Glufosinat und der einzelnen Enantiomere (L- und D-Phyosphinothricin) in transgenen und nicht transgenen Pflanzenzellkulturen zu untersuchen. Die transgenen Kulturen, die von der Zuckerrübe (Beta vulgaris) stammten, waren mit dem bar-Gen transformiert, exprimierten demnach die Phosphinothricin-N-acetyltransferase. Sie wurden aus entsprechenden Sprosskulturen initiiert. Daneben wurden nicht-transgene Kulturen von Zuckerrübe, Karotte (Daucus carota), Fingerhut (Digitalis purpurea) und Stechapfel (Datura stramonium) untersucht. In einer zweiten Versuchsserie wurden abgetrennte Sprosse und Blätter von 20 Wildpflanzen auf den Metabolismus von Glufosinat untersucht. Es sollte überprüft werden, ob qualitative und quantitative Unterschiede im Umsatz des Herbizids im Pflanzenreich vorkommen und möglicherweise eine natürliche (teilweise) Resistenz gegenüber Glufosinat existiert. Schließlich wurde das Schicksal des Herbizids im Boden (Abbau, Versickerung) nach Aufbringung des Wirksstoffs in einer handelsüblichen Formulierung auf ein bewachsenes Versuchsfeld im Freiland untersucht.

Untersuchung ueber das Rueckstandsverhalten von Trifluralin in Kohlrueben nach einer Anwendung gegen Unkraeuter (FC-D-1482)

Das Projekt "Untersuchung ueber das Rueckstandsverhalten von Trifluralin in Kohlrueben nach einer Anwendung gegen Unkraeuter (FC-D-1482)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft durchgeführt. Freilandversuche in verschiedenen Teilen der Bundesrepublik Deutschland. - 1 Anwendung mit Elancolan in einer Konzentration von 2,5 l/ha vor dem Pflanzen. - 1. Probenahme sobald genuegend Pflanzenmaterial vorhanden ist, weitere Probenahmen im Abstand von 30 Tagen bis zur Ernte. - Untersuchung auf Rueckstaende des genannten Wirkstoffes im Labor.

Bewertung und Entwicklung von Energierüben als nachwachsender Rohstoff für die Biogaserzeugung

Das Projekt "Bewertung und Entwicklung von Energierüben als nachwachsender Rohstoff für die Biogaserzeugung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gemeinschaft zur Förderung der privaten deutschen Pflanzenzüchtung e.V. durchgeführt.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KULTURSAAT e.V. durchgeführt. In den Industrieländern ist die Nachfrage nach gesunden Lebensmitteln, zu denen auch die Rote Bete zählt, und damit verbunden das Interesse der Verbraucher an gesundheitsfördernden Inhaltsstoffen in Lebensmitteln stark angestiegen. Etwa ein Viertel der in Deutschland angebauten Roten Bete wächst auf Ökolandbau-Flächen, was dieses Gemüse zu einem relevanten und typischen Bio-Produkt macht. Übergeordnetes Gesamtziel des Projektes ist die züchterische Entwicklung samenfester Sorten von Rote Bete unter Verwendung der traditionellen Methode der Einzelpflanzenselektion. Als wesentliche Züchtungskriterien werden die Anpassung der Sorten an die speziellen Anbaubedingungen des Ökologischen Landbaus, eine hohe N-Aneignung, intensive Färbung, hohe Saftausbeuten sowie ein hohes Potenzial an sekundären Inhaltsstoffen (Eisen, Nitrat, Mineralien) bei gleichzeitig guten Geschmacks- und Textureigenschaften zu Grunde gelegt.

Untersuchungen zur Prognose und Bekaempfung der Erdraupen - scotia segetum

Das Projekt "Untersuchungen zur Prognose und Bekaempfung der Erdraupen - scotia segetum" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft durchgeführt. A) Schaffung der Voraussetzungen fuer eine Erfolgreiche Bekaempfung: Rechtzeitiges erkennen des Erscheinens der Jungraupen, das bisher haeufig Uebersehen wird. B) Bestimmung des verlaufs des Falterfluges mit Lichtfallen sowie des Erscheinens der Jungraupen an Rueben und Kartoffeln; suche nach einer Empirischen Beziehung zwischen dem Hoehepunkt des Falterfluges, der Temperatur und dem Fressbeginn. C7 1977 bis 1981 von Mai bis juli Taeglicher Lichfallenfang und suche nach Jungraupen. 1981 Auswertung an hand der Klimatischen Daten.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sensient Colours Europe GmbH durchgeführt. In den Industrieländern ist die Nachfrage nach gesunden Lebensmitteln, zu denen auch die Rote Bete zählt, und damit verbunden das Interesse der Verbraucher an gesundheitsfördernden Inhaltsstoffen in Lebensmitteln stark angestiegen. Etwa ein Viertel der in Deutschland angebauten Roten Bete wächst auf Ökolandbau-Flächen, was dieses Gemüse zu einem relevanten und typischen Bio-Produkt macht. Übergeordnetes Gesamtziel des Projektes ist die züchterische Entwicklung samenfester Sorten von Rote Bete unter Verwendung der traditionellen Methode der Einzelpflanzenselektion. Als wesentliche Züchtungskriterien werden die Anpassung der Sorten an die speziellen Anbaubedingungen des Ökologischen Landbaus, eine hohe N-Aneignung, intensive Färbung, hohe Saftausbeuten sowie ein hohes Potenzial an sekundären Inhaltsstoffen (Eisen, Nitrat, Mineralien) bei gleichzeitig guten Geschmacks- und Textureigenschaften zu Grunde gelegt.

Genetische Ursachen des Schossens in Beta Arten und die Züchtung von Winterzuckerrüben

Das Projekt "Genetische Ursachen des Schossens in Beta Arten und die Züchtung von Winterzuckerrüben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, Lehrstuhl Pflanzenzüchtung durchgeführt. Zuckerrüben sind zweijährige Pflanzen, die nach einer längeren Phase niedriger Temperaturen mit dem Schossen beginnen. Damit sind sie für eine Aussaat vor dem Winter ungeeignet. Schossresistente Winterrüben haben theoretisch ein deutlich höheres Ertragspotenzial und könnten so zu einer interessanten Alternative für die Rübenproduktion werden. Neulich wurden von uns zwei wesentliche Schossregulatoren identifiziert (BTC1 und BvBBX19). Vermutlich regulieren beide gemeinsam die Expression der stromabwärts gelegenen Blühgene BvFT1 und BvFT2. In diesem Projekt werden diese Schossregulatoren in Zusammenarbeit mit Projektpartnern im SPP1530 sowohl in Zuckerrübe als auch in transgenen Arabidopsis-Pflanzen funktionell analysiert. Während BTC1-überexprimierende Zuckerrüben mit einer Transgen-Kopie nach Winter schossen, ist in transgenen Pflanzen mit größer als 1 Kopie die BTC1-Expression nahezu vollständig herunterreguliert, so dass diese auch nach Winter nicht schossen. Als Grund vermuten wir Cosuppression des nativen Gens durch die neu hinzugefügten Kopien. Diese Ergebnisse stellen eine gute Grundlage für die Züchtung von Winterzuckerrüben dar. Innerhalb dieses Projektes werden Hybriden erzeugt, die über zwei BTC1- Transgene verfügen und in denen durch Cosuppression die Expression aller BTC1-Kopien stark herunter reguliert wird. Im Folgenden werden diese Hybriden in der Klimakammer, im halboffenen Gazehaus sowie unter Feldbedingungen über Winter angebaut. Parallel dazu werden in einem zweiten Experiment doppelt rezessive btc1 und Bvbbx19 Zuckerrüben mit einer deutlich ausgeprägten Schossverzögerung nach Winter erzeugt. Da diese Pflanzen nicht transgen sind, können sie ohne weiteres von Züchtern genutzt werden. Darüber hinaus ziehen wir Zuckerrüben unter standardisierten Bedingungen in einer Klimakammer an, um aus den Sproßmeristemen RNA zu isolieren. Diese Arbeiten sind Grundlage für ein Phylotranskriptom-Experiment, welches von dem Partner Prof. I. Grosse im Rahmen des SPP 1530 koordiniert wird.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Kulturpflanzenwissenschaften (340), Fachgebiet Allgemeiner Pflanzenbau (340a) durchgeführt. In den Industrieländern ist die Nachfrage nach gesunden Lebensmitteln, zu denen auch die Rote Bete zählt, und damit verbunden das Interesse der Verbraucher an gesundheitsfördernden Inhaltsstoffen in Lebensmitteln stark angestiegen. Etwa ein Viertel der in Deutschland angebauten Roten Bete wächst auf Ökolandbau-Flächen, was dieses Gemüse zu einem relevanten und typischen Bio-Produkt macht. Übergeordnetes Gesamtziel des Projektes ist die züchterische Entwicklung samenfester Sorten von Rote Bete unter Verwendung der traditionellen Methode der Einzelpflanzenselektion. Als wesentliche Züchtungskriterien werden die Anpassung der Sorten an die speziellen Anbaubedingungen des Ökologischen Landbaus, eine hohe N-Aneignung, intensive Färbung, hohe Saftausbeuten sowie ein hohes Potenzial an sekundären Inhaltsstoffen (Eisen, Nitrat, Mineralien) bei gleichzeitig guten Geschmacks- und Textureigenschaften zu Grunde gelegt.

Teilvorhaben B

Das Projekt "Teilvorhaben B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität Kiel, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung durchgeführt. Background: With the advance of next-generation sequencing technologies, the in silico mapping and analyzing strategies have opened an efficient way for rapid discovery of agronomically important genes. A strategy called SHOREmap (Schneeberger et al., Nature Methods 2009 6:550) has been proposed which allows rapid gene identification by simultaneous mapping and mutation identification by deep sequencing. In this way genes can be isolated directly from sequenced phenotypic bulks of segregating populations. Objectives: As a proof of concept experiment, mapping and identification of the bolting gene B2 in sugar beet by whole genome resequencing is the major objective of this project. Moreover, we will develop an efficient bulked sequencing strategy for sugar beet and optimize the NGS data processing pipeline in a species-specific manner. Results: An F2 population segregating for B2 locus has been produced after crossing a B. vulgaris ssp. vulgaris biennial mutant with an annual wild beet (B. vulgaris ssp. maritima). After whole genome resequencing of the two phenotypic pools (bolting, non-bolting) from the F2 population, short reads generated from both pools were mapped to the beet reference sequence RefBeet-0.9 separately. A candidate genomic region ca.1.5Mb covering the B2 locus on chromosome 9 has been identified by a novel approach based on our own algorithms. In silico mapping and evaluation of candidate sequences are underway in order to narrow down the candidate region and to characterize the candidate gene.

Naehrstofffreisetzung bei der Kompostierung und Vergaerung

Das Projekt "Naehrstofffreisetzung bei der Kompostierung und Vergaerung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Forschungsschwerpunkt 04, Arbeitsbereich Abfallwirtschaft und Stadttechnik durchgeführt. Die Frage nach den Risiken einer Kompostanwendung gewinnt aufgrund des steigenden Kompostaufkommens zunehmend an Bedeutung. Eine intensive Kompostnutzung koennte beispielsweise durch hohe Dosagen oder lange Anwendungszeitraeume zu einer Auswaschung von Nitrat oder anderen leicht loeslichen Naehrstofffraktionen in das Grundwasser fuehren. Die Beurteilung der Komposte hinsichtlich ihres Auswaschungspotentials stellt ein Problem dar. Die Gesamtgehalte der vorhandenen Hauptnaehrelemente Stickstoff, Kalium und Phosphor sind nicht aussagekraeftig, da sie nur zu geringem Teil in loeslicher Form vorhanden sind. Sie sind in der mikrobiellen Biomasse und in Humusstoffen gebunden und werden nach der Kompostaufbringung erst langsam in die loesliche Form ueberfuehrt. Dadurch ist das Gefaehrdungspotential durch Auswaschungen bislang nur schwer kalkulierbar. Ziel des Projektes ist es, die Naehrstoffdynamik waehrend der Kompostierung bzw. der Vergaerung zu erfassen. Ueberschuessige Naehrstoffe sollen waehrend der Abfallbehandlungen ueber den Gas- oder Sickerwasserpfad ausgeschleust werden. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Erzeugung von anwendungsgerechten Komposten mit definierten Naehrstoffzusammensetzungen und -gehalten fuer die verschiedenen Einsatzgebiete wie Duengung oder Erosion- und Verschlaemmungsschutz. Als Ausgangssubstrate fuer die Untersuchungen kommen Modellbioabfaelle, bestehend aus den Teilkomponenten Holz, Rinde, Stroh, Gras, Blaetter, Rueben , Kartoffeln, Erbsen, Aepfel, Weizen und Fleischmehl in unterschiedlichen Mischungsverhaeltnissen, zum Einsatz.

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