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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.

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.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1144: Vom Mantel zum Ozean: Energie-, Stoff- und Lebenszyklen an Spreizungsachsen, Microbial interaction of fluid and mineral phases at hydrothermal vents of the Mid-Atlantic Ridge II

The mayor goals of this proposal are: Analysis of the microbial community present in the fluid, sediment and attached to mineral phases and their temporal and spatial variation depending on 16S rDNA targeted DGGE for Bacteria and Archaea. Identification of key population and their detection by fluorescence in situ hybridization in the hydrotheram fluid, sediment and on mineral surfaces. Detection and distribution of sulfate-reducing and sulfur-oxidizing microorganisms by functional gene analysis based on an aprA gene fragment. Quantification, enrichment, and isolation of chemolithoautotrophic aerobic and nitrate reducing sulfur- and hydrogen-oxidizing microorganisms by cultivation based methods. Quantification, enrichment, and isolation of autotrophic sulfate-reducing microorganisms by cultivation based methods. Enrichment and isolation of microorganisms to grow on mineral sulfides which might catalyze 'marine leaching'. The combination of cultivation based methods and differnt molecular tools will allow a verification of the obtained results.

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

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

Teilprojekt 8: Koordination Projekt Pilze in Obstbau und Forstwirtschaft, Referenzbibliothek und Phylochip, 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.

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

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