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.
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.
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.
Ziel des Projektes ist es, Bedingungen zu charakterisieren, unter denen sich rekombinante Bakterien in der Endophytenmikroflora etablieren und Transferereignisse stattfinden können. Darüber hinaus richtet sich ein zweiter Schwerpunkt auf die Untersuchung des Austrags replikationsfähiger DNA in die Umwelt. Im Ergebnis der Analysen sowie in Auswertung vorhandener Daten zur Endophytenbesiedlung von in vitro Kulturen sollen schlussfolgernd Empfehlungen zur Minimierung des Endophytenbesatzes und des Risikos eines unerwünschten Gentransfers abgeleitet werden.
The monitoring of the organic pollutants and the risk assessments in the Dnepropetrovsk region, Ukraine, will be studied on the territory of industrial enterprise 'Dneproshina' producing automotive tires as well on encircled area. The data obtained will result both in identification of the toxic compounds present in the studying material (industrial effluents and regions of the relevant industrial influence) and in ranking of these pollutants according to their danger from the ecological and population health points of view. Such data will also lead to estimation of the environmental impact of the pollutants discarded by industrial companies in the natural resources (Dnieper river and its basin, Black Sea). These analytical-ecological investigations will result in setting of the priorities for the development and application of the specific biotechnological methods for depolluting of the detected contaminants. In parallel, probes of the industrial effluents (both liquid and solid) will be analyzed on the presence of microorganisms capable to remediate of the found contaminants. Such microorganisms will be isolated, multiplied and then will be used for studies of optimal conditions for detoxification and mineralization of the detected pollutants. To perform the molecular assessment of in situ biodegradative capacity of the strains present in the effluents, the polymerase chain reaction (PCR) and reverse transcriptase-PCR (RT-PCR) techniques to measure the presence and expression of genes involved in the degradation of organic pollutants will be applied. The research plan foresees a sequencing and identification of novel genes encoding oxygenase enzymes involved in the degradation of aromatic pollutants as well as the application of forced evolution techniques to the generation of oxygenase enzymes with enhanced bioremediation capabilities. The selected genes will be integrated into the genomes of the parental or other appropriate recipient strains and genetically stable recombinants will be selected. These strains will be used for the analysis of depletion of xenobiotics under laboratory and simulated 'on-site' conditions. Their performance will be compared with that of the parental strains. To produce microorganism strains capable to biotransform the wide range of the pollutants two approaches will be used: microorganisms possessing polyfunctional ability to transform specific organic substances will be generated using both chromosomal integration and natural plasmid transfer; the microorganism consortia will be elaborated. The remediation efficiency of the obtained systems will be assessed. As the proposed research foresees the use of recombinant DNA technique, the special consideration will be given to biological safety studies. In this respect, the studies on possible gene transfer and plasmids'/integrated genes' stability are also planned. ...
Die bisherigen Arbeiten haben Möglichkeiten zur Differenzierung des Hausschwammes Serpula lacrymans und anderer wichtiger Pilze ergeben, jedoch keine Sicherheit, da in Gebäuden auch komplexe Pilzgruppen und seltenere Arten vorkommen, die die Ergebnisse verfälschen können. Für eine breitere wissenschaftliche Basis sowie für eine Anwendung in der Praxis müssen daher die heterogenen Gruppen Kellerschwämme, Porenschwämme und Blättlinge untersucht werden. Der Kellerschwamm umfaßt außer Coniophora puteana auch C. arida, C. marmorata und C. olivacea, der Porenschwamm neben den untersuchten Antrodia vailantii und Oligoporus placenta auch A. sinuosa, A. xantha und A. serialis. Von den drei Blättlingen wurde bisher Gloeophyllum sepiarium bearbeitet. Auch seltenere Hausschwämme (Leucogyrophana-Arten) sollen untersucht werden. Als bewährte Methoden sind Pilzartspezifische PCR und ARDRA des ITS-Bereiches geplant. Da der ITS bei verwandten Pilzen zur Differenzierung jedoch ungeeignet sein kann, sollen weitere rDNS-Bereiche in Betracht gezogen werden. Für Grundlagenwissn und zum Auffinden für eine Differenzierung geeigneter Teile soll die rDNS am Modell S. lacrymans / S. himantioides weitgehend (18S, 28S, 5S rDNS, Intergenic region) amplifiziert und sequenziert werden.
Achievements: Activated sludge microcosms simulated the level of aeration. Nutrient makeup and microbial community structure associated with activated sludge reactors. Soil microcosms were initially sterilised, but maintained many of the physicochemical characteristics of soil. The fate and behaviour of the genetically engineered microorganisms (GEMs) were consistent within microcosms and allowed for comparisons to be made between microcosm types. Polyclonal and monoclonal antibodies were specific for the GEMs when tested against closely related Pseudomonads and bacteria isolated from the microcosms. Nucleic acid probes were specific for recombinant deoxyribonucleic acid (DNA), did not hybridise to closely related microorganisms and isolated bacteria and were used in colony hybridisation procedures to detect plasmid DNA in putative transconjugant bacteria. GEMs maintained population levels of 10(4) bacteria/ml sludge. In soil microcosms, the density of GEMs varied depending on physicochemical properties. The GEMs degraded substituted aromatic compounds present in both microcosms. Recombinant DNA was stable in GEMs added to the microcosms both in the absence and presence of the aromatic compounds which they specifically degrade P. sp. strain FR1(pFRC20P) contains recombinant DNA necessary for the degradation of alkylbenzoates on both the chromosome and plasmid, pFRC20P. Transfer of this DNA was not detected in any microcosm. The plasmid was mobilised in vitro by helper plasmids at frequencies of 10(-5) transconjugants/recipient. P. putida (pWWO-EB62) has the modified catabolic pathway for ethylbenzoate present on the plasmid. Transconjugants arising by transfer of plasmid, pWWO-EB62, to recipient bacteria were observed in activated sludge microcosms at densities of 1000 bacteria/ml and in soil microcosms. The frequency of in vitro conjugative transfer of pWW0-EB62 to recipient bacteria was 1 to 0.1 transconjugants per donor cell. Conjugative transfer of pWWO-EB62 was analysed on solid medium and continuous culture. On agar, the plasmid transfers to and is expressed in Pseudomonads group I and Escherichia coli. Other bacteria including Pseudomonads belonging to group II, III and IV did not act as recipients, either because the plasmid was not transferred or stably maintained. In continuous culture, the transfer rate of pWWO-EB62 from P. putida KT2440 (pWWO-EB62) to P. putida UWC1, was dependent on cell doubling time, the temperature, and degree of agitation.
Mit dem Forschungsprojekt wird das Ziel verfolgt, grundlegende Kenntnisse ueber das Transportverhalten von Mikroorganismen in der ungesaettigten Bodenzone zu erarbeiten. Dabei sollen die Mikroorganismen durch Nukleinsaeurehybridisierung mit rRNS-gerichteten Oligonukleotidsonden detektiert werden. Bodensaeulen definierter Zusammensetzung sollen als Modellhabitate eingesetzt werden, wobei sowohl Organismen der autochthonen Bodenflora als auch inokulierte Bakterienpopulationen studiert werden sollen. Die Verteilung der eingebrachten Organismen wird durch Southern-blot-Hybridisierung nach PCR-Amplifikation von 16S rDNS und in situ-Einzelzell-Hybridisierung analysiert. Dabei sollen Ausmass und Geschwindigkeit von Migrationsphaenomenen in Abhaengigkeit vom Boden, der Infiltrationsrate und der Zeit untersucht werden. Ein zusaetzliches Ziel besteht in der Erfassung einer moeglichen Stabilitaet von raeumlichen Verbreitungsmustern bestimmter Populationen ueber laengere Zeit. Die Verbreitung inokulierter Indikatororganismen in Abhaengigkeit von der Porenwasserfliessgeschwindigkeit in der ungesaettigten Zone soll ebenfalls Gegenstand der Analysen sein. Aufbauend auf diesen Laborsaeulenversuchen sollen die verschiedenen Durchbruchskurven in Modellstudien mit einem eindimensionalen Konvektions-Dispersionsmodell verglichen und zur Ableitung von Diffusions-Dispersionskoeffizienten fuer den Transport von Mikroorganismen im ungesaettigten Boden herangezogen werden. Des weiteren sollen die Modellbetrachtungen zur Berechnung verschiedener Klima- und Bodenfeuchteszenarien dienen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 80 |
| Land | 3 |
| Wissenschaft | 39 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 80 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 80 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 63 |
| Englisch | 26 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 1 |
| Keine | 57 |
| Webseite | 23 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 57 |
| Lebewesen und Lebensräume | 80 |
| Luft | 41 |
| Mensch und Umwelt | 79 |
| Wasser | 52 |
| Weitere | 80 |