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.
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.
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.
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.
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.
The main objective of the project is the quantification of living prokaryotes in various deep sub-seafloor marine sediments, which contain the majority of all prokaryotic cells on Earth. The abundance of Archaea, Bacteria and selected bacterial groups will be determined using the nucleic-acid based quantitative molecular techniques real-time PCR (Q-PCR) and Catalyzed Reporter Deposition - Fluorescence In Situ Hybridisation (CARD - FISH) in combination with total cell counting. Q-PCR will also be used to quantify Bacteria from the presumably abundant 16S rDNA clusters JS1 candidate group and Chloroflexi. Furthermore, sulfate reducing bacteria, methanogenic archaea and autotrophic microorganisms will be quantified using the functional genes cterAB, aprA, mcrA, and cbbL The diversity will be assessed by separation via Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) and sequencing of excised bands. The preservation of DMA and Intact Polar Lipids in sediments as well as the effect of heating on the microbial community will be studied in incubation experiments in cooperation with K.-U. Hinrichs and R. J. Parkes, respectively. To complement the molecular studies, we also will enrich, isolate and describe novel anaerobic methanotrophic and hydrocarbon-degrading microorganisms.
Abwässer gelten als hauptsächliche Quelle von estrogen wirksamen Substanzen, bei denen es sich einerseits um natürliche und synthetische Hormone handelt und andererseits um Industriechemikalien, die in unerwünschter Weise das Hormonsystem beeinflussen können. In diesem Dissertationsprojekt wurde mit Hilfe eines biologischen in vitro Zelltests estrogene Aktivität in verschiedenen Arten von Abwasser nachgewiesen und die Elimination dieser Aktivität im Verlauf der Abwasserreinigung erfasst. Der verwendete in vitro Wirktest basierte auf der Induktion eines Reportergens in estrogen-sensitiven, gentransformierten Mammakarzinomzellen (sogenannten MVLN-Zellen). Die erfolgreiche Etablierung dieses Testsystems konnte unter anderem durch die mit Literaturdaten übereinstimmende Quantifizierung der relativen estrogenen Potenz von bekannten (Xeno)estrogenen demonstriert werden. Auch die Eignung der durchgeführten Probenaufarbeitung zur Gewinnung konzentrierter, für den MVLN-Test geeigneter Extrakte als entscheidender Schritt bei der Quantifizierung estrogener Aktivität in Umweltproben konnte belegt werden. Trotz weltweiter Forschungstätigkeiten in den letzten Jahren ist die Datenlage über die Elimination estrogen aktiver Substanzen aus dem Abwasser immer noch unzureichend. Die vorliegende Arbeit leistet hier einen Beitrag und ist darüberhinaus die erste systematische Untersuchung der in Deutschland häufigen, weitergehenden (tertiären) Abwasserreinigung hinsichtlich der Entfernung estrogen aktiver Substanzen. Die untersuchten acht kommunalen Kläranlagen erwiesen sich alle hinsichtlich der biologischen Reinigungsstufe als sehr effektiv im Vergleich zu Literaturdaten, wobei die Belastung im Zulauf der Kläranlagen in dem aus der Literatur bekannten Bereich lag. Dennoch enthielt das gereinigte Abwasser in sechs der acht kommunalen Kläranlagen zumindest zeitweise signifikante estrogene Aktivität. Auch in den Sedimenten des Vorfluters einer dieser Kläranlagen war estrogene Aktivität nachweisbar. Im Kontext kürzlich veröffentlichter Untersuchungen geben diese Ergebnisse Anhaltspunkte dafür, dass die bei allen untersuchten Anlagen vorhandene Nitrifikation und das damit verbundene hohe Schlammalter mit der Eliminationsleistung der estrogenen Aktivität zusammenhing. Weitere Faktoren wie die Art der Phosphatelimination und der Schlammbehandlung wiesen keinen Zusammenhang mit der Eliminationsleistung auf. Die wiederholte Beprobung der Kläranlagen zu verschiedenen Jahreszeiten ergab Hinweise auf eine temperaturabhängige Eliminationsleistung, aber auch auf eine jahreszeitlich unterschiedliche Belastung der Kläranlagen mit estrogen aktiven Substanzen. Neben kommunalem Abwasser wurden auch zwei weitere Arten von Abwasser untersucht, über die bisher nur wenig hinsichtlich der Belastung mit estrogen wirksamen Stoffen bekannt war. Dabei handelte es sich einerseits um Sickerwasser einer Siedlungsabfalldeponie und andererseits um reines Industrieabwasser. U.s.w.
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. ...
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 81 |
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| Förderprogramm | 81 |
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|---|---|
| offen | 81 |
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