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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.

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.

Untersuchung von Einflussfaktoren auf den horizontalen Gentransfer in die bakterielle Endophytenflora von Forstgehölzen im Hinblick auf die Vermeidung des Eintrags replikationsfähiger rekombinanter DNA in die Umwelt

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.

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.

SP02 - Hydrologische Ökosystemdienstleistungen und wiss. Koordination^Teilvorhaben SP03, SP05, SP06, SP09.2, CP - Koordination, Botanik, Bodenkunde, Ethnologie, Geographie^SP07- Mehrebenen-Governance und Stakeholder-Beteiligung^The future Okavango - Nachhaltiges Land- und Ressourcenmanagement in der Okavango Region (Angola, Botsuana, Namibia)^SP09 - Produkte der Geoinformatik für nachhaltige Landnutzung^SP08 - Ökonomische Bewertung von Ökosystemdienstleistungen^SP04 - Analyse von mikrobiell gesteuerten Nährstoffkreisläufen, GHG-Produktion und Pflanzenwachstumsförderung für nachhaltiges Landmanagement^Teilvorhaben 6 - Untersuchungen des Klimawandels, Wissenschaftliche Unterstützung - Teilprojekt 04: Mikrobiell gesteuerte Ökosystemleistungen

Im Rahmen des vorliegenden Teilprojekts zum Verbundvorhaben 'The future Okavango' soll der Einfluss verschiedener Landnutzungsformen auf die Mineralisation organischen Kohlenstoffs, auf die Ammonifikation und Nitrifikation durch Bodenbakterien untersucht und mittels quantitativer Modelle beschrieben werden. Damit erfasst das Projekt zentrale Prozesse der Nährstoffversorgung und Bodenstabilität in Savannenböden und leistet einen Beitrag zur Bewertung zukünftiger Landnutzungsszenarien und Klimaveränderungen. Der Abbau organischer Substanz wird mit 13C-markierten organischen Verbindungen, standorttypischem Planzenmaterial und fluoreszenzmarkierten Substratanaloga quantifiziert. Raten der mikrobiellen Ammonifikation und Nitrifikation werden mit der 15N-pool-Verdünnungstechnik direkt im Feld erfasst. Die relevanten Bakterien werden mit einer Kombination aus stable isotope probing und hochauflösenden 16S rDNA-fingerprint-Techniken identifiziert. Anschließend werden repräsentative Vertreter mit modernen Kulturtechniken isoliert, physiologisch charakterisiert sowie auf die Produktion bioaktiver Substanzen hin getestet. Unter Einbeziehung der Datensätze für die Stickstofffixierung aus der kooperierenden Arbeitsgruppe des Teilprojektes TP04 sowie der Daten für relevante Bodenparameter (ausTP03) werden quantitative Modelle für die C- und N-Kreisläufe entwickelt und getestet.

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

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

BioDisc: Optimierung der Pflanzenzüchtung durch Entwicklung von Rekombinationstechnologien, BioDisc: Optimierung der Pflanzenzüchtung durch Entwicklung von Rekombinationstechnologien

Wir werden zusammen mit Holger Puchta (Universität Karlsruhe) an 'site-specific integration' in Pflanzen arbeiten. 'Site-specific integration' wird Lösungen für Limitierungen bieten, die normalerweise mit der ungerichteten Integration der zu transformierenden DNA in transgenen Pflanzen einhergehen - nämlich Positionseffekte, 'gene silencing' oder Mutation von Genen. Sobald ein Locus identifiziert wurde, an dem nicht oben beschriebene Limitierungen auftreten, sollen nachfolgende Integrationen von transgener DNA gerichtet an diesen Locus erfolgen. Zunächst werden Systeme entwickelt, die es uns erlauben werden, 'site-specific integration' mit einfachen Mitteln zu verfolgen und nachzuweisen. Sobald diese Nachweismethoden etabliert und in Pflanzen transformiert worden sind, beabsichtigen wir 'site-directed integration' durch Stimulation der somatischen homologen Rekombination (HR) zu erzielen. Die Induktion der HR-Frequenz werden wir durch das spezifische Einführen von DNA-Doppelstrangbrüchen erreichen. Wir beabsichtigen die Technologie zu patentieren und diese durch Lizenzvergabe zu vermarkten. Darüber hinaus beabsichtigen wir unsere eigenen 'trait'-Projekte dadurch im Wert zu steigern.

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