Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Hydrobiologie, Professur für Limnologie (Gewässerökologie) durchgeführt. Durch die Verbreitung von Antibiotika-Resistenzen verlieren Antibiotika zunehmend ihre Wirksamkeit und können in der Folge nicht mehr zur Behandlung von bakteriellen Infektionen eingesetzt werden. Bisherige Projekte haben gezeigt, dass die einzelnen 'Quellen' in komplexer Weise miteinander verbunden sind und eine Minimierung der Resistenzverbreitung nur über einen 'One Health'-Ansatz, der sowohl den Menschen als auch Tiere und die Umwelt miteinschließt, möglich sein wird. Dabei scheint Abwasser als Schnittstelle zwischen Mensch und Umwelt eine wichtige Rolle zu spielen. Das Institut für Hydrobiologie der TU Dresden konzentriert sich im Rahmen dieses Kooperationsprojektes HyReKA auf Flughafen-Abwässer. Diese enthalten Fäkalien von Menschen aus allen Erdteilen und stellen dadurch möglicherweise einen 'Hotspot' für den Austausch von Resistenzgenen zwischen verschiedenen Spezies dar.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, Lehrstuhl Pflanzenzüchtung durchgeführt. Wurzelläsionsnematoden werden von der deutschen Landwirtschaft als starke Bedrohung eingestuft. Die Nematoden schädigen bevorzugt Gemüse und Kartoffeln, befallen aber zunehmend alle Getreidearten und werden durch eine enge Fruchtfolge begünstigt. Welche Arten im Boden vorkommen und wie mögliche Resistenzmechanismen etabliert werden können ist noch weitgehend unbekannt. In diesem Projekt sollen erstmals Resistenzen gegen Wurzelläsionsnematoden molekular identifiziert und züchterisch nutzbar gemacht werden. Das Projekt gründet auf umfangreichen Vorarbeiten an der Gerste sowie auf Sequenz und Genotypisierungsdaten früherer Gerste- und Weizengenomprojekte. Dort wurden bereits resistente Herkünfte identifiziert und QTL kartiert. Mit Hilfe von neuen quantitativen genetischen Verfahren soll das äußerst aufwändige Nachweisverfahren beschleunig werden. In dem Projekt arbeiten Experten aus den Züchtung, Nematologie sowie Pflanzenphysiologie, gegliedert in 4Forschungsbereiche (RA). Folgende Arbeiten werden durchgeführt: RA 1: Bestimmung von Verbreitung und Häufigkeit von Wurzelläsionsnematoden und Entwicklung eines PCR-basierten Nachweisverfahrens; RA 2: Selektion von Genotypen aus einem deutschen Winterweizen-Sortiment mit Resistenz gegen Wurzelläsionsnematoden; RA 3: Klonierung und funktionelle Analyse von Resistenzgenen aus dem Gerstengenom; RA 4: Vergleichende Analyse von QTL-Regionen der Gerste und des Weizens zur Kartierung von QTL im Weizengenom und zur Entwicklung molekularer Marker.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik durchgeführt. Wurzelläsionsnematoden werden von der deutschen Landwirtschaft als starke Bedrohung eingestuft. Die Nematoden schädigen bevorzugt Gemüse und Kartoffeln, befallen aber zunehmend alle Getreidearten und werden durch eine enge Fruchtfolge begünstigt. Welche Arten im Boden vorkommen und wie mögliche Resistenzmechanismen etabliert werden können ist noch weitgehend unbekannt. In diesem Projekt sollen erstmals Resistenzen gegen Wurzelläsionsnematoden molekular identifiziert und züchterisch nutzbar gemacht werden. Das Projekt gründet auf umfangreichen Vorarbeiten an der Gerste sowie auf Sequenz und Genotypisierungsdaten früherer Gerste- und Weizengenomprojekte. Dort wurden bereits resistente Herkünfte identifiziert und QTL kartiert. Mit Hilfe von neuen quantitativen genetischen Verfahren soll das äußerst aufwändige Nachweisverfahren beschleunig werden. In dem Projekt arbeiten Experten aus den Züchtung, Nematologie sowie Pflanzenphysiologie, gegliedert in 4Forschungsbereiche (RA). Folgende Arbeiten werden durchgeführt: RA 1: Bestimmung von Verbreitung und Häufigkeit von Wurzelläsionsnematoden und Entwicklung eines PCR-basierten Nachweisverfahrens; RA 2: Selektion von Genotypen aus einem deutschen Winterweizen-Sortiment mit Resistenz gegen Wurzelläsionsnematoden; RA 3: Klonierung und funktionelle Analyse von Resistenzgenen aus dem Gerstengenom; RA 4: Vergleichende Analyse von QTL-Regionen der Gerste und des Weizens zur Kartierung von QTL im Weizengenom und zur Entwicklung molekularer Marker.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Universitätsklinikum, Institut für Hygiene und Öffentliche Gesundheit durchgeführt. Mittlerweile konnte in Ausbruchuntersuchungen gezeigt werden, dass die zunehmend aus der Umwelt und Abwasser isolierten multi-resistenten Bakterien aus der Umwelt wieder zurück zum Menschen gelangen. Das übergeordnete Ziel des Verbundvorhabens ist es daher, diese Rückkopplungen vom Menschen oder Tier in die Umwelt hinein (Eintragspfade) sowie aus dem Umweltbereich zurück zum Menschen, sei es in Kliniken oder in Alltagsbereichen im Kontakt mit Wasser oder über kontaminierte Lebensmittel, aufzuzeigen (Microbial Dissemination). Weiterhin soll die Rückverfolgbarkeit von Antibiotika-resistenten Erregern und Resistenzgenen aus Abwässern auf deren Ursprungsorte im Sinne des 'Source Tracking' geprüft werden und die daraus sich ergebenden Konsequenzen für die Abwasseraufbereitung und die Regulierung untersucht werden. Anhand von Fallbeispielen sollen Vorkommen und Ausbreitung von Antibiotika-resistenten Bakterien, Resistenzgenen und Antibiotikarückständen in Abwässern verschiedener Risikobereiche (z.B. Klinik, Agroindustrie, kommunales Abwasser) mittels selektiver Kultivierung resistenter Bakterien, molekularbiologischen Verfahren und chemischer Analytik untersucht werden. Hierfür wird eingangs ein gemeinsames Vorgehen erarbeitet und geeignete Probenahmestellen festgelegt. Resistente Isolate werden dann tiefergehend charakterisiert (Typisierung, Resistenzprofile), um die Ausbreitungswege verfolgen und Human- und Tierisolate mit denen aus Abwasser und Gewässern abgleichen zu können. Labormodelle resistenter gentechnisch-markierter Isolate sollen etabliert werden und Aufschluss über Wachstumskinetik, Persistenz und minimal selektive Antibiotikakonzentrationen geben. Die Daten fließen in einer Modellierung zur Frachtbilanzierung, Identifikation geeigneter Maßnahmen in Agroindustrie, Klinik und Wasserwirtschaft zur Reduktion der Resistenzausbreitung sowie in einer Risikoabschätzung hinsichtlich Resistenzausbreitung und gesundheitlichem Risiko zusammen.
Das Projekt "Nutzbarmachung von Resistenzquellen gegen Flugbrand zur Verbesserung der Immunität in Sommergerste für den ökologischen Landbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Pflanzenbau - Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung durchgeführt. Sommergerste ist im ökologischen Landbau nach Weizen, Hafer und Dinkel die Getreideart mit der höchsten Bedeutung für die verarbeitende Industrie. Voraussetzung für eine stärkere Verbreitung des Sommergerstenanbaus im ökologischen Landbau ist die Bereitstellung geeigneter Sorten. Für die Sommergerste (Braugerste und Futtergerste) sehen Vertreter der Ökolandbau-Beratung einen hohen Bedarf an Züchtung und Züchtungsforschung (Arbeitskreis Brot- und Braugetreidezüchtung im ökologischen Landbau der LfL, V.Ö.P, n.p.). Resistente Sorten haben im Ökolandbau besonders große Bedeutung. Insbesondere samenübertragbare Krankheiten wie der Gerstenflugbrand sind äußerst schwierig zu kontrollieren und stellen aufgrund ihrer Bedeutung für die Saatguterzeugung ein großes Produktionsrisiko dar. Im beantragten Projekt sollen verschiedene Sommergerstenherkünfte, die eine Toleranz oder Resistenz gegenüber Flugbrand (Ustilago nuda) besitzen, darauf geprüft werden, ob die Resistenz qualitativer Art ist, auf der Kombination von mehreren Resistenzgenen beruht oder nur aus einem einzigen hochwirksamen Resistenzgen besteht. Die einzelnen Resistenzen sollen genetisch separiert und so für eine gezielte Resistenzzüchtung nutzbar gemacht werden. Parallel sollen molekulargenetische Marker entwickelt werden, welche eine frühzeitige und effiziente Selektion ermöglichen. Damit soll die Resistenz gegen Flugbrand auf eine breite Basis gestellt werden. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass eine Resistenz im Feldanbau schnell durchbrochen wird, womit auf lange Sicht das Befallsniveau im Praxisanbau mit U. nuda auf niedrigem Niveau gehalten werden kann. Durch gezielte Einkreuzung verschiedener Resistenzen und phänotypische sowie genetischer Analyse soll die Art der Resistenz festgestellt werden. Durch qPCR soll der Verlauf der Infektion untersucht und eine Methode für die Frühselektion entwickelt werden.
Das Projekt "Interspecies-Transfer von Antibiotikaresistenzdeterminanten genetisch modifizierter Rhizobien auf Bodenbakterien und hygienisch relevante Arten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesgesundheitsamt, Institut für Wasser-, Boden- und Lufthygiene durchgeführt. Antibiotikaresistenzgene tragen Modellcharakter fuer die Untersuchung der moeglichen Ausbreitung genetischer Determinanten aus freigesetzten genetisch modifizierten Mikroorganismen. Die Transfermoeglichkeiten von Resistenzgenen gegen Tetrazyklin aus genetisch modifizierten Rhizobien auf andere Bodenbakterien und hygienisch relevante Bakterien werden untersucht und dienen der Risikoabschaetzung fuer eine moegliche Freisetzung solcher Bakterien in die Umwelt. Die Resistenzgene befinden sich auf Plasmiden mit unterschiedlichen Transfer- und Mobilisierungseigenschaften, die gentechnisch bzw durch natuerliche Gentransferprozesse entstanden sind. Die Entwicklung praktikabler und sensitiver Nachweismethoden (nichtradioaktive Sonden, Amplifikation durch PCR) fuer plasmidkodierte Gene der Rhizobien schafft Voraussetzungen fuer das Monitoring in der Umwelt.
Das Projekt "KMU-innovativ-16: Identifizierung von Resistenzgenen für wirtschaftlich relevante Krankheiten der Zuckerrübe durch sequenzierungsbasierte hochauflösende Kartierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Strube Research GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel ist die Identifizierung der Gene, die für die züchterisch hochrelevanten Merkmale Nematodentoleranz und Cercosporaresistenz verantwortlich sind. Zugang zu diesen Genen ermöglicht ihre optimale Nutzung für die Züchtung neuer Sorten und die Beschleunigung des Züchtungsfortschritts durch markergestützte Selektion. Die Entwicklung pathogenresistenter oder -toleranter Elitesorten trägt wesentlich zur verbesserten Nachhaltigkeit der Zuckerproduktion durch Reduktion von chemischem Pflanzenschutz bei. Ausgangsmaterial ist eine bei Strube Research erstellte Population, die für die Merkmale Nematodentoleranz und Cercosporaresistenz segregiert. Anhand phänotypischer Daten werden Genotypen mit kontrastierenden phänotypischen Extremen ausgewählt. Pools von DNA dieser Genotypen werden mittels Next Generation Sequencing sequenziert. Die relevanten genetischen Intervalle werden mit bioinformatischen Methoden anhand von Allel-Frequenzen identifiziert ('Mapping By Sequencing', SHOREmap-Ansatz) und nachfolgend mittels Markerstudien validiert und molekular charakterisiert.
Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Neueste Erkenntnisse zeigen einen Zusammenhang von Evolution und Verbreitung von Antibiotikaresistenzen in Kliniken und urbanen Umwelthabitaten. Das übergeordnete Ziel des Verbundvorhabens ist es daher, die Rückkopplung Mensch oder Tier in die Umwelt hinein sowie aus dem Umweltbereich zurück zum Menschen aufzuzeigen. Um gezielt die Ausbreitung sowie die Reduktion durch Wasseraufbereitungsprozesse von antibiotikaresistenten Bakterien und deren Resistenzgene kontrollieren zu können, müssen Kultur-basierte und molekularbiologische Nachweisverfahren für den Umweltbereich definiert werden. Diese Definition von Nachweisverfahren soll im Rahmen des Verbundprojektes durchgeführt werden. Nach der Festlegung der Nachweisverfahren werden diese am TZW etabliert und für die Untersuchung von Rohwasserproben und Proben aus der Trinkwasseraufbereitung eingesetzt. Des weiteren sollen Microbial Source Tracking-Verfahren zum Einsatz kommen. Diese neuen vorwiegend molekularbiologischen Methoden haben das Potential, die Herkunft von Fäkaleintragen möglichen Quellen zuzuordnen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll geprüft werden, ob diese molekularbiologischen Werkzeuge zusätzlich Informationen zur Herkunft von bestimmten Antibiotikaresistenzen liefern können. Das TZW ist an folgenden Arbeiten beteiligt: 1) Definieren von Kultur-basierten und molekularbiologischen Nachweisverfahren von Antibiotikaresistenzen für den Umweltbereich. 2) Untersuchung von Rohwasserproben mit den neu definierten Nachweisverfahren. 3) Untersuchung von Proben aus der Trinkwasseraufbereitung und Erfassung ihres Eliminationspotentials hinsichtlich Antibiotikaresistenzen 4) Prüfung des Einsatzes von molekularbiologischen Microbial Source Tracking-Werkzeugen für die Herkunftsbestimmung von Antibiotikaresistenzen.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität Kiel, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, (i) für das Rizomania-Resistenzgen Rz2 eine genetische Feinkartierung durchzuführen, (ii) Rz2 kartengestützt zu klonieren und (iii) sequenzbasiert neue Resistenzquellen gegenüber Rizomania zu identifizieren. Die Feinkartierung soll in einer bereits bemusterten Wildrübenpopulation (Beta vulgaris ssp. maritima) stattfinden, die für das Rizomania-Resistenzgen Rz2 aufspaltet. Von 200 Wildrüben dieser Population wird Saatgut vermehrt, das für einen Rizomania-Resistenztest verwendet wird. Gleichzeitig erfolgt in einer bi-parentalen Referenzpopulation eine Markeranreicherung der genomischen Region um Rz2. Mit den angereicherten Markern und den Daten aus dem Resistenztest wird eine Feinkartierung von Rz2 in der Wildrübenpopulation durchgeführt. Dies ermöglicht eine kartengestützte Klonierung von Kandidatengenen für Rizomaniaresistenz. Mit den gewonnenen Sequenzdaten wird ein EcoTILLING in 96 ausgewählten Genbankakzessionen durchgeführt, um neue Resistenzquellen aufzufinden. Zusätzlich werden weitere aufspaltende Wildrübenpopulationen als Materialgrundlage von Nachfolgeprojekten bemustert.
Das Projekt "UWRM Wassernetzwerk" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Hydrobiologie, Professur für Limnologie (Gewässerökologie) durchgeführt. Das Institut für Hydrobiologie befasste sich innerhalb des UWRM Projektes mit der Untersuchung und der Quantifizierung von Antibiotika-Resistenzgenen im Dresdener Lockwitzbach. Die ausgewählte Probestelle befand sich dabei flussabwärts von einem Abwasserkanal, der bei heftigen Regenfällen nicht nur Regenwasser sondern auch unbehandelte menschlichen und tierischen Abfällen, toxischen Stoffen und Ablagerungen mitführen könnte. Die Ergebnisse dieser Studie wurden außerdem in einem größeren Projekt NORMAN (Netzwerk von Referenzlabors, Forschungszentren und verwandte Organisationen zur Überwachung von Schwellenumweltstoffe) eingebunden. Ziel dieses Projektes ist die Datenerhebung und Auswertung zur Leistung und Effizienz der Abwasserbehandlung im Hinblick auf das Entfernen von Antibiotikaresistenzen. Dafür wurden 24 h-Mischproben aus den Abflüssen 20 kommunaler Kläranlagen in Europa und darüber hinaus aus insgesamt 13 Ländern (Österreich, Zypern, Finnland, Frankreich, Deutschland, Israel, Italien, Niederlande, Norwegen, Portugal, Rumänien, Spanien, Großbritannien) gesammelt. Etablierte und validierte Protokolle für ein Schnellscreening ermöglichten die Untersuchung der Abflussproben hinsichtlich 6 umweltrelevanter Antibiotika-Resistenzgene (blaTEM; intI1; vanA; qnrS; sul1; ctx-m 32). Erste Ergebnisse des Projektes zeigten eine Korrelation zwischen der Menge von Resistenzgenen in den Umweltproben und dem Anteil von resistenten, klinischen Isolaten (Daten abgerufen aus der EARSS Datenbank - European Antibiotic Resistance Surveillance System). Die Menge von Antibiotika-Resistenzgenen variierte stark zwischen den einzelnen Untersuchungsländern. Interessant ist hierbei das Abschneiden der deutschen Kläranlagen und des Lockwitzbaches im Vergleich aller beprobten europäischen und außereuropäischen Kläranlagen, da sowohl im Lockwitzbaches als auch in den Abflüsse der deutschen Kläranlagen eine geringere Menge von Antibiotika-Resistenzgene gefunden wurde. Diese Ergebnisse werden unser Verständnis für die Rolle von Kläranlagen bei der Verbreitung von mit Antibiotikaresistenzen in unserer Umwelt erweitern.
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