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Einflüsse der C- und N-Einträge durch Wurzeln und Ernteresiduen von annuellen Kulturpflanzenarten auf die Struktur von Mikroorganismengesellschaften und die C- und N-Umsatzprozesse in Böden - Teilprojekt 'Struktur von Mikroorganismengesellschaften'

Dieser Antrag ist Teil eines Kooperationsprojektes mit Prof. Dr. J. Heß (GH Kassel), der für seinen Teil ebenfalls Fördermittel bei der DFG beantragt (s. HE 3067/2-1, in dieser HA- Liste). Ziel des Gesamtprojektes ist es, in Gefäßuntersuchungen transiente und persistente Wirkungen von annuellen Kulturpflanzenarten auf die Struktur von mikrobiellen Lebensgemeinschaften und deren Funktionen bei C- und N-Umsatzprozessen im Boden zu charakterisieren. Diese Umsatzprozesse werden unter besonderer Berücksichtigung der C- und N-Einträge durch Rhizodepositionen und Ernteresiduen von Körnerleguminosearten untersucht. Dieser Antragsteil befasst sich mit der Charakterisierung der Struktur von bakteriellen und pilzlichen Populationen im Boden und deren Umsatzpotential für bodencharakteristische Substrate. Charakteristische Banden der erfaßten 16S und 18S rDNA-(Gesamtpopulation) bzw. der entsprechenden rRNA-Fingerprints (aktive Populationen) werden sequenziert, phylogenetisch eingeordnet und zur Konstruktion von fluoreszenzmarkierten Oligonucleotid Sonden verwendet, die zur in-situ-Detektion der Mikroorganismen mit Hilfe des konfokalen Laserscanningmikroskops eingesetzt werden. Damit ist es möglich gezielt diese Organismen in situ zu lokalisieren und deren Aktivität nachzuweisen. Die gewonnen Ergebnisse sollen integrativ zusammen mit den von Prof. Heß erhobenen Daten ausgewertet werden.

Optimierung von Saatgutbehandlungsmitteln mit Wirkung gegen Flugbrand an Gerste und Weizen (Ustilago nuda, U. tritici) unter Nutzung verbesserter Verfahren zum Nachweis der Erreger, Optimierung von Saatgutbehandlungsmitteln mit Wirkung gegen Flugbrand an Gerste und Weizen (Ustilago nuda, U. tritici) unter Nutzung verbesserter Verfahren zum Nachweis der Erreger

Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Sub project: Intra-specific genetic diversity and ecophysiological performance of the aeroterrestrial green alga Klebsormidium (Klebsormidiophyceae, Streptophyta) in biological soil crusts along a gradient of land-use intensity

Aeroterrestrial filamentous green algae of the widely distributed, cosmopolitan genus Klebsormidium (Klebsormidiophyceae, Streptophyta) are typical components of biological soil crusts. These communities occur in all climatic zones and on all continents on Earth, where soil moisture is limiting. Biological crusts form water-stable aggregates that have important ecological roles in primary production, nitrogen fixation, nutrient cycling, water retention and stabilization of soils. Although available data on Klebsormidium are generally limited, its functional importance in biological soil crusts is regarded as high. Therefore, Klebsormidium will be investigated under different land-use intensities, as provided by the Biodiversity Exploratories, and in a changing world by a comprehensive evaluation of its intra-specific genetic diversity and ecophysiological performance. Such a combined approach has never been applied before to aeroterrestrial green algae, and hence represents one of the key innovations of this proposal. A representative set of soil samples will be collected from the experimental plots of the 3 research site in the Biodiversity Exploratories, from which unialgal Klebsormidium cultures will be established. Molecular-taxonomical characterisation of these strains will be undertaken using 18s rDNA, ITS-2 and rbcL markers. The intra-specific genetic diversity of strains of the same species will be evaluated using microsatellites. Based on the molecular data a range of selected genotypes of the same Klebsormidium species will be ecophysiologically characterised by comparatively measuring growth and photosynthesis as function of light, temperature, water and nutrient gradients to identify the physiological plasticity and ecological limits within the respective population. The data will indicate whether and how changes in land-use intensity will influence population structure and ecological performance of Klebsormidium in soil crusts.

KAUVIR: Kombination statt Addition - UV bis IR Strahlung in der Krebsentstehung und Alterung^Teilprojekt A, Teilprojekt D

Das solare Spektrum enthält unterschiedliche spektrale Komponenten: UVA, -B, sichtbares Licht und Infrarot, die jeweils ein unterschiedliches biologisches Wirk- und Schädigungsprofil aufweisen. Für das Verständnis der schädlichen Wirkung für den Menschen und für eine daraus resultierende relevante Risikoabschätzung ist es essentiell, die kombinierte Aktion von UV- bis IR-Strahlung in ihrer biologischen Wirksamkeit in Modellsystemen der Haut zu untersuchen. Durch die Analyse unterschiedlicher Parameter in 2D- wie auch in speziellen, Gewebe-relevanten 3D-organotypischen Kulturen zur Identifizierung und Langzeitregeneration der epidermalen Stammzellen und der in vivo Maushaut soll es ermöglicht werden, die Wirkmechanismen kombinierter Strahlung auf zellulärer und (epi)-genetischer Ebene aufzuklären. Dafür wird eine kombinierte und bezüglich UVA und -B Strahlenintensität variable Strahlenquelle, für alle AGs entwickelt. Die Forschungsschwerpunkte der Verbundpartner sind: Gewebe- und Telomerregulation (AG1); epigenetische Kontrolle zellulärer Funktionen auf DNA- bzw. Histon-Ebene (AG2); IR-Signaling / Mitochondrienintegrität und AhR-Signaling (AG3); DNA Reparatur und Damage Signaling (AG 4). Die enge Zusammenarbeit der interdisziplinär aufgestellten AGs schafft Synergieeffekte, die neben der wissenschaftlichen Diskussion den Austausch von Methoden und Materialien, gemeinsame Publikationen sowie die Ausbildung von Nachwuchswissenschaftlern betreffen.

KAUVIR: Kombination statt Addition - UV bis IR Strahlung in der Krebsentstehung und Alterung, Teilprojekt A

Weiterentwickelte Biotechnologie für intensive Süßwasser-Aquakultur in geschlossenen Wasserkreislaufsystemen (ABAWARE)

Projektziel ist es, die Effizienz geschlossener Wasserkreislauf-Aquakulturen (engl. recirculating aquaculture systems, kurz RAS) zu erhöhen und die negativen Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit des Menschen zu minimieren. Ein Teilprojekt des europäischen Gesamtprojektes ABAWARE beschäftigt sich mit der Frage, wie sich die mikrobielle Gemeinschaft in RAS über die Zeit verändert und ob sich pathogene Keime vermehren. Damit der Veränderung der mikrobiellen Zusammensetzung des Aquakulturwassers häufig eine Verschlechterung der Wasserqualität einhergeht, soll entsprechend ein (mikrobielles) Indikatorsystem entwickelt werden, um die Wasseraufbereitung nachhaltig zu optimieren. Es soll ein Screening System etabliert werden, das eine einfache nicht-invasive Bestimmung von Mikrobiomen in RAS ermöglicht. Dieses Monitoring soll Krankheitsrisiken vorbeugen und eine effektivere Nutzung der RAS ermöglichen. Da zur Behandlung von Krankheitsfällen häufig Antibiotika im RAS zugesetzt wird, kann durch das entwickelte Screening System der Medikamenteneinsatz verringert und somit Umweltrisiken und der Bildung von Antibiotikaresistenzgenen (ARGs) entgegengewirkt werden.

Teilprojekt 8: Koordination Projekt Pilze in Obstbau und Forstwirtschaft, Referenzbibliothek und Phylochip^Teilprojekt 6: DNA Barcoding von Bestäubergemeinschaften zur Ertragssteigerung in der Landwirtschaft (SOPs)^Teilprojekt 11: Datenfluss und Analyse der Sequenzdaten, Bioinformatik Sanger & NGS Daten^GBOL: German Barcode of Life - Von der Wissenschaft zur Anwendung (GBOL-2)^Teilprojekt 7: Entwicklung von Standards (SOPs) für DNA-basierte Pollenidentifikation^Teilprojekt 9: Pathogene und nekrotische Pilze in Obstbau und Forstwirtschaft, Referenzbibliothek und Phylochip^Teilprojekt 12: Design und Implementierung von pilzspezifischen Microarrays ('EcoChips') für die Diagnostik^Teilprojekt 10: DNA-Metabarcoding von Makrozoobenthos im Rahmen der EU Wasserrahmenrichtlinie (WRRL), Teilprojekt 5: Erweiterung Referenzbibliothek (Samenpflanzen (Spermatophytina) und anwendungsrelevante Arten)

Der Verbund GBOL II wird weiter am Ausbau der ersten umfassenden DNA-Barcoding-Gendatenbank der deutschen Flora und Fauna arbeiten. An der Universität Bonn wird die nationale Referenzdatenbank weiter komplettiert. Schwerpunkt sind hierbei Pflanzengruppen die u.a. für die Verifikation und Artbestimmung von Saatgut und Baumschulware von hervorgehobener Bedeutung sind. Als DNA-Barcodes dienen drei plastidäre Regionen und die ribosomale Kern-DNA. Von ca. 2200 neu zu bearbeitenden Taxa ist auszugehen, wobei bei weiter verbreiteten Arten die bereits in GBOL1 praktizierte geographische Streuung angestrebt wird, um eventuelle genetische Variabilität in Dt. zu erfassen. Als Grundlage dienen etablierten Prozesse: Am BGBM wird das verifizierte Pflanzenmaterial in Isolationsplatten überführt, die Belegdaten in das DNABank-Netzwerk eingepflegt und die gefüllte und referenzierte Isolationsplatte ans Nees-Institut zur molekularen Bearbeitung versandt. Diese etablierte Arbeitsweise wird auch in der zweiten Phase verwendet um (1) hochwertige DNA mittels magnetic beads aus dem vom BGBM übermittelten Pflanzenmaterial zu isolieren, (2) die vier DNA-Barcode-Regionen zu amplifizieren und (3) zu sequenzieren, (4) eine Qualitätskontrolle durchzuführen und (5) die gewonnen Daten in die Datenbank einpflegen. Eine transparente Prozess- und Statuskontrolle für (6) ggf. notwendige Troubleshootings wird durch die vom IEB kontinuierlich weiterentwickelten online-Tools der drei Partnerinstitute (gbol5.de) ermöglicht.

ERA-NET Euro TranBio-10: SUPPLE: Umweltverträgliche und zukunftsfähige Produktion von Extremozymen in pflanzlichen Systemen, ERA-NET Euro TranBio-10: SUPPLE: Umweltverträgliche und zukunftsfähige Produktion von Extremozymen in pflanzlichen Systemen

Erzeugung transgener Gehölze und Sicherheitsforschung unter besonderer Berücksichtigung der Endophytenproblematik - Literaturstudie

Ziel des Projektes ist die Erstellung einer Literaturübersicht zum Stand der Entwicklung transgener Gehölze und zu den Möglichkeiten (Risikopotential) eines horizontalen Gentransfers in Forstgehölzen. Bei der Erzeugung transgener Gehölze werden binäre Vektoren verwendet, die aus den natürlichen Ti-Plasmiden von Agrobakterien entwickelt wurden. Mit Hilfe dieser Vektorsysteme wird die zu übertragende rekombinante DNA in die Pflanzenzellen eingeschleust. Daneben kann die DNA über bakteriellen Gentransfer auch in andere Bakterien übertragen werden. Durch das Vorhandensein endophytischer Bakterien in Bäumen und die relativ lange Persistenz der Agrobakterien in transformierten Gehölzen besteht somit ein Risiko des horizontalen Gentransfers, das bisher kaum beschrieben wurde. In der Studie wird der Kenntnisstand zum Vorkommen von Endophyten in Forstgehölzen, zur Persistenz von Agrobakterien sowie zu den Mechanismen des bakteriellen Gentransfers dokumentiert. In Verbindung mit den Eigenschaften der verwendeten Vektoren werden hieraus prinzipielle Möglichkeiten für den Gentransfer in die Endophytenflora beschrieben und Schlussfolgerungen für den Forschungsbedarf abgeleitet.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Comparative functional biodiversity of Antarctic and Arctic Sea Ice Communities

The aim of this project is to determine the eukaryotic biodiversity and transcriptional activity in Arctic sea ice samples using phylogenetic approaches, and to compare the results to respective data obtained from Antarctic sea ice samples. Sea ice is a seemingly hostile habitat with regard to its abiotic constraints. Despite these harsh conditions it is heavily populated by microbial organisms, constituting an ecosystem of global significance. Here we propose to describe the molecular biodiversity of selected sea ice communities by generating environmental 18s rDNA libraries, helping us to unravel the identity of unknown or unculturable species ('hidden biodiversity'). We also aim for determining the transcriptional input of eukaryotic sea ice organisms to ecosystem functioning by randomly sequencing environmental cDNA samples. Using recently developed phylogenetic tools we will determine function and phylogenetic affiliation of ESTs and on order to link sea ice biodiversity with transcriptional activity of major groups and selected genomes and metagenomes. We further intend to correlate biodiversity and transcriptional activity with in situ physical and biochemical parameters measured during.sampling. Finally we will compare the functional biodiversity in Antarctic versus Arctic sea ice. Since psychrophilic microorganisms possess unique physiological adaptations to their extreme habitat, they are potentially interesting objects for applied science.

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