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Untersuchung von Sicherheitseigenschaften neuartiger Kernreaktoren mit dem Ziel einer katastrophenfreien Kerntechnik

Ziel: Realisierung einer katastrophenfreien Kerntechnik. Fragestellungen: Lassen sich selbsttaetig wirkende stabilisierende Eigenschaften entdecken, entwickeln und anwenden, die bei Abweichungen von Normalbetriebsbedingungen eine Verminderung der Gefaehrdung bewirken ? Lassen sich selbsttaetig-wirkende, stabilisierende Eigenschaften identifizieren, ausschliessen bzw verbieten. Lassen sich um Zusammenwirken mehrerer solcher Eigenschaften Stabilitaetsgebiete etablieren. Haben solche stabilisierenden Eigenschaften eine abmildernde Wirkung fuer Einfluesse von aussen. Zwischenergebnisse wurden bisher mit dem Nachweis-Experiment SANA (SANA= Selbsttaetige Abfuhr der Nachwaerme) erbracht: Die Bedingungen fuer die selbsttaetige Abfuhr der Nachwaerme aus einem Kernreaktor wurden experimentell erarbeitet und zugehoerige Computer-Codes damit validiert.

Kommunikationsmanagement in der biologischen Sicherheitsforschung - Teilprojekt 1 (gesamt): Praesenz, Transparenz, Kompetenz

Monitoring der Auswirkungen des Anbaus transgener Pflanzen auf Agraroekosysteme

Bodenmikrobiologische Untersuchungen oekologischer Auswirkungen durch Freisetzung von Rhizobium meliloti Staemmen (gvO) in Verbindung mit der Aussaat von Medicago sativa

Im Rahmen einer Aussaat von Luzernen-Samen, die mit gentechnisch veraenderten (luc-Gen, recA+ oder recA-) und als Kontrolle nicht-veraenderten Rhizobium meliloti Staemmen beimpft sind, soll eine bodenmikrobiologisch-oekologische Studie ueber die Konsequenzen einer Freisetzung gentechnisch-veraenderter Mikroorganismen (gvOs) fuer das natuerliche Gleichgewicht eines landwirtschaftlichen genutzten Bodens erstellt werden. Hierbei soll die Aktivitaet der Bodenmikroflora besonders im Hinblick auf ihre Beteiligung an Stoffkreislaeufen (Kohlenstoff und Stickstoff) gemessen werden. Neben der Anwendung bereits etablierter Verfahren fuer die Aktivitaetsbestimmung von Bodenmikrofloren sollen neue, besonders molekularbiologische Methoden zur Bestimmung von Aktivitaeten, Aktivitaetspotentialen und Vielfalt der Bodenmikroorganismen entwickelt und erprobt werden. In Zusammenarbeit mit vier anderen Institutionen wird angestrebt, ein moeglichst umfassendes Bild ueber die Auswirkungen der Freisetzung von gvOs zu erstellen. Die Aufgaben des Antagstelles bestehen in der Durchfuehrung und Betreuung der Freilanduntersuchungen, der Erfassung mikrobiologisch-oekologisch bedeutsamer Prozesse, der Entwicklung eines DNA-Extraktionsverfahren aus Bodenproben und der Versorgung der beteiligten Projektpartner mit Bodenproben aus den Versuchen. Das Projekt soll in drei aufeinanderfolgenden Stufen durchgefuehrt werden: 1) Topfexperimente unter Labor bzw Gewaechshausbedingungen, 2) Steckzylinder im Freiland und 3) Freisetzung der Untersuchungsstaemme auf 25 qm grossen Parzellen. Die Durchfuehrung der einzelnen Stufen soll in drei aufeinanderfolgenden Jahren (1993-1995) erfolgen.

Konstruktion ausgewaehlter Rhizobium meliloti Staemme mit erhoehter symbiontischer Effektivitaet und Analyse ihrer Eignung zur Inokulumproduktion

Rhizobium meliloti Transposon-Mutanten, die eine erhoehte symbiontische Effektivitaet im Vergleich zum bereits kommerziell genutzten Ausgangsstamm CXM1 aufweisen, sollen genetisch charakterisiert werden. In Zusammenarbeit mit russischen Wissenschaftlern sollen leuchtmarkierte Derivate dieser Bakterien erzeugt und auf ihre Eignung zur Inokolumsproduktion getestet werden. Arbeitsprogramm: 1. Aus ausgewaehlten Transposon Tn5 Mutanten sollen die betroffenen DNA-Fragmente, die die sog. Effektivitaetsgene (eff) tragen, isoliert, kloniert und kartiert werden. 2. Wildtypfragmente sollen isoliert und sequenziert werden, um die jeweiligen Gene zu identifizieren und zu charakterisieren. 3. Um stabile Mutanten zu erhalten, sollen Deletionen in einige dieser Gene eingefuehrt werden. Ausserdem sollen diese Deletionsmutanten mittels eines bereits erprobten Vektorsystems mit dem Luziferase-Gen aus dem Leuchtkaefer Photinus pyralis markiert werden. 4. In Mikro- und Mesokosmosversuchen sollen die oekologischen Eigenschaften dieser Staemme im Labor und Gewaechshaus untersucht werden.

Begleitende Sicherheitsforschung zur Freisetzung gentechnisch veraenderter Petunien

Gentechnisch veraenderte Pflanzen enthalten haeufig als Selektionsmarke das Antibiotika-Resistenz-Gen Neomycin-Phospho-Transferase (NPTII) in ihrem Erbgut. Die Kultivierung solcher Pflanzen im Freiland wirft die Frage auf, ob das NPTII-Gen wieder in Bakterien zurueckgelangen kann. Bei den zu unterscheidenden Pflanzen handelt es sich um Tabak oder Petunien, die mit unterschiedlich modifizierten NPTII-Genen transformiert worden sind. Es soll ueberprueft werden, ob durch die Verrottung dieser Pflanzen das NPTII-Gen in die Erde gelangen und dort von Bodenbakterien aufgenommen und weitervererbt werden kann. Zum Nachweis eines solchen etwaigen horizontalen Gentransfers wird eine hochempfindliche und spezifische Nachweismethode ('Polymerase-Chain-Reaction') eingesetzt. Die Untersuchungen zum Gentransfer werden sowohl im Gewaechshaus (Tabak und Petunie) als auch im Freiland (Petunie) durchgefuehrt. Dabei sollen Erkenntnisse gesammelt werden, inwieweit Gentransferereignisse im Freiland durch analoge Versuche im Gewaechshaus vorhergesagt werden koennen.

Untersuchungen zur biologischen Sicherheit bei der Freisetzung leistungsgesteigerter makroplasmidtragender Mikroorganismen in natuerlichen Habitaten

Bei dem Projekt handelte es sich um eine Auftragsforschung des Umweltforschungszentrums Leipzig-Halle, das vom Umweltministerium des Landes Sachsen-Anhalt gefoerdert und von der Arbeitsgruppe Bakteriendiagnostik der Abt. Biotechnologie der Universitaet Leipzig zusammen mit dem Institut fuer Molekulare und Zellbiologie der Universitaet Tartu, Estland, bearbeitet wurde. Im Rahmen der genetischen Sicherheitsforschung sollten Untersuchungen zur Verbreitung und Wirkung von gentechnisch nicht veraenderten Pseudomonas putida Staemmen, die zur Dekontamination von anthropogen verursachten phenolischen Verunreinigungen an mehreren Stellen in Estland ausgebracht worden waren, durchgefuehrt werden. Am Beispiel dieser genetisch nicht markierten Staemme, die keine besonderen Sicherheitsmassnahmen erfordern, sollten vor allem molekulare, d.h. genetische, Nachweismethoden erprobt und angewendet werden. Durch eine Kombination von phaenotypischen Methoden und molekularen Techniken konnte der ausgebrachte Stamm in Umweltproben nachgewiesen werden. Zugleich wurde nachgewiesen, dass der ausgebrachte Stamm im betreffenden, waessrigen Oekosystem nicht persistiert.

Biologische Sicherheitsforschung zur Freisetzung gentechnisch veraenderter Rhizobium meliloti Staemme: Ueberleben, Verbreitung und Wechselwirkung des freigesetzten Organismus mit der endogenen Bodenmikroflora zweier Freisetzungsstandorte

Verfahrensbezogene Sicherheitsforschung

Das beantragte Forschungsprogramm beinhaltet zwei Teilprojekte. Allen gemeinsam ist die Idee, potentielle Risiken, die aus der Herstellung und Verwendung gentechnisch veraenderter Organismen hervorgehen koennen, messbar zu machen, die Risiken zu eliminieren, aufgrund der Daten groessere Sicherheit herzustellen und dem Gesetzgeber oder dessen ausfuehrenden Organen Kriterien zur Einschaetzung in die Hand zu geben. Zum einen wird die Entstehung und Freisetzung von Viren bei der Manipulation und Kultivierung von Saeugerzellen untersucht und sicherere Wirts-Vektor-Systeme etabliert. Zum anderen geht es um die Entfernung von 'biologisch aktiven Nukleinsaeuren' mit Hilfe der thermischen Inaktivierung.

Sicherheitsforschung am Beispiel des Projektes: Praemunitaetserzeugung durch Uebertragung defekter Virusgenome zur Bekaempfung pflanzenpathogener Viren

Im Forschungsvorhaben sollen Daten zur Risikoabschaetzung von Freisetzungen virusresistenter transgener Pflanzen erarbeitet werden. Als Versuchsansatz wird die 'Molekulare Cross Protection' untersucht. Das Untersuchungsobjekt ist das Scharkavirus (PPV). Als Modellpflanze dient Nicotiana clevelandii. Untersucht werden soll, inwieweit eine 'heterologe Encapsidierung' von anderen Viren auftritt. Im weiteren ist zu klaeren, ob Rekombinationsvorgaenge zwischen den, virale Gene enthaltenenden, transgenen Pflanzen und den sie infizierenden Viren stattfinden. Fuer die Untersuchungen wird von den vorhandenen CDNA-Klonen des PPV ein Klon rekonstruiert, der das gesamte Genom des Virus repraesentiert. Mit der hiervon gewonnenen Nukleinsaeure koennen gezielt Rekombinationsvorgaenge und die Bedingungen, die die Pathogenitaet und Virulenz des Virusgenoms ausmachen, untersucht werden.

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