In dem Projekt wird ein stochastischer Modellieransatz für den reaktiven Stofftransport im Landschaftsmaßstab entwickelt. Prozesse an der Landoberfläche und in Böden werden durch stochastische Boden-Pflanzen-Modelle beschrieben, die an ein stochastisches 3-D Strömungsmodell des Untergrunds unterhalb der Wurzelzone sowie an fließ- bzw. kontaktzeitbasierte reaktive Stofftransportmodelle für Nitrat und Pestizide gekoppelt sind. Als Ergebnis statistisch verteilter Parameter und Randbedingungen, ergeben sich statistische Verteilungen der Zielgrößen, wie z.B. Wasserstände und -flüsse, Konzentrationen reaktiver Spezies. Diese Verteilungen werden anschließend anhand gemessener Daten mittels Ensemble-Kalman-Filtermethoden konditioniert.
Die Verweilzeit von Grundwasser in ausgedehnten Grundwasserleitern liegt oft im Bereich von Dekaden, so dass auch langsame mikrobielle Stoffumsätze (z.B. von Nitrat, Atrazin und dessen Abbauprodukten) die Stofffracht in solchen Systemen erheblich beeinflussen können. In diesem Projekt werden mittels geologischer und geochemischer Analysen die reaktiven Zonen und die zugehörigen Verweil- und Kontaktzeiten des Wassers eines Kluftgrundwasserleiters bestimmt. Omics und molekularbiologische Methoden werden genutzt, um Abbaupotential und Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaften zu untersuchen. In begleitenden Laborexperimenten werden effektive Diffusions-konstanten und metabolische Raten, deren limitierende Faktoren und die beteiligten Mikroorganismen quantifiziert.
Das Forschungsvorhaben entstand aus der Forschungskooperation unserer beiden Arbeitsgruppen, die in den letzten Jahren auch durch die DFG im Rahmen von Arbeitsaufenthalten Dr. Ivanova s am HKI gefördert wurde. Das Ziel der Arbeiten ist die Untersuchung von Actinomyceten antarktischer Herkunft mit bekannter taxonomischer Zuordnung hinsichtlich ihres Bildungsvermögens für bekannte und neue Sekundärmetabolite unter Einsatz chromatografischer und instrumentalanalytischer Methoden (z.B. LC-MS, ESI-MS/CID-MS/MS). Folgende Ergebnisse werden erwartet:= Isolierung und Strukturaufklärung neuer bioaktiver Strukturen= Gewinnung von Aussagen über die genetischen Reserven antarktischer Actinomyceten bezüglich Bildung von Sekundärmetaboliten.= Gewinnung von Aussagen über die globale Verbreitung von Bildnern häufig vorkommender Sekundärmetabolite von Actinomyceten und Pilzen (z.B. Nactine, Polyether, Anthracycline und sesquiterpenoide Strukturen).
Intracellulaere Lokalisierung von Metallionen; Wirkungen auf den Zellstoffwechsel, vor allem den Photosyntheseapparat unter besonderer Beruecksichtigung spezifischer Enzyme; bisher gepruefte Elemente: Blei, Zink, Cadmium und Aluminium.
In freshwater sediments, iron oxidation is dominated by phototrophic and chemotrophic (aerobic and nitrate-reducing) Fe(ll)-oxidizing microorganisms. Although these biogeochemical processes have been investigated in detail in laboratory studies, not much is known about their spatial distribution, interactions (e.g. competition) amongst each other, as well as their response towards environmental perturbations (i.e. temperature, geochemical variations (nutrient, organic matter input)). This research proposal aims to investigate the activity, abundance and resource competition between different chemotrophic (aerobic and (autotrophic/mixotrophic) anaerobic nitrate-reducing) and phototrophic ironoxidizing microorganisms. In order to better understand the spatial distribution of nitrate-reducing iron oxidizing bacteria, microbial nitrate-producing and competing, nitrate-depletion processes will also be studied throughout the sedimentary redox gradient. In addition, the activity and abundance of the ironoxidizing processes will be quantified with (geo)microbiological, molecular and novel spectral imaging techniques. Using high resolution geochemical measurements (microsensors) we will characterize the environmental conditions these bacteria experience in order to determine the role of spatial and functional niche competition in microbial iron oxidation and the interconnection to the N-cycle. Iron mineral formation will be investigated as a function of the microbial spatial and temporal activity, depending on environmental perturbations. The proposed research study will strongly improve the understanding of iron cycling, the interconnection to the N-cycle, as well as interactions and competition between phototrophic and chemotrophic metabolisms in aquatic environments.
Viele Mikroorganismen sind bekannt fuer ihre metabolischen Faehigkeiten, intrazellulaere Reserve- oder Speicherstoffe wie zum Beispiel Polyhydroxyalkanoate (PHA) zu bilden. Diese Materialien koennen aus den Zellen extrahiert und mit Techniken der Kunststoffindustrie zu Gebrauchsartikeln verarbeitet werden. Das herausragende Merkmal dieses Materials ist zum einen seine biologische Abbaubarkeit, die fuer einen Einsatz in einem Bereich genutzt werden kann, wo die Abbaubarkeit einen selektiven Vorteil gegenueber konventionellen Kunststoffen darstellt. Zum anderen basiert die Produktion auf nachwachsenden Rohstoffen und leistet somit einen Beitrag zur Nachhaltigkeit.
Pflanzenmanagement- und Agrarsysteme erlangen international eine steigende Bedeutung. In der vorliegenden Studie werden Pappeln und Weiden mit einheimischen Pflanzenspezies kombiniert, um Agrarsysteme weiter zu verbessern. Zwei in landwirtschaftlichen Systemen relevante Schadstoffe (Cadmium und Stickstoff) wurden ausgewählt, um die Pflanzen bezüglich Phytoremediation und Effizienz von Schadstoffanreicherung in Pflanzenteilen zu untersuchen. Pflanzen-Mikroben-Interaktionen spielen eine Hauptrolle in Agrarsystemen, weshalb mikrobielle Veränderungen in der Rhizosphäre durch Schadstoffeintrag in Böden einen wichtigen Schwerpunkt darstellen. Um solche Veränderungen in einer pflanzenspezifischen, mikrobiellen Gemeinschaft zu detektieren werden Phospholipidfettsäuren (PLFA) im Boden bestimmt, da diese in allen lebenden Zellen vorkommen und nach Zelltod rasch abgebaut werden. Die erzielten Ergebnisse werden mit DNA-basierten Methoden zur Bestimmung mikrobieller Gemeinschaften verglichen. Weiterhin soll die Analytik von Terpenen, Flavonoiden und Fettsäuren im Pflanzenmaterial Auskunft über pysiologische Veränderungen von Pflanzen geben, welche durch die verschiedenen Schadstoffe ausgelöst werden. Ein 13CO2 Puls, welcher vor der Ernte appliziert wird, ermöglicht eine genaue Untersuchung, wie Pflanzenstoffwechsel und Kohlenstofftranslokation in die Rhizosphäre durch Schadstoffe verändert werden. In diesem Zusammenhang wird die Stabilisotopenanalytik von PLFA und DNA verglichen, sowie weitere 13C-Analysen des Pflanzenmaterials durchgeführt. Um den Schwerpunkt von Pflanzenmanagement Systemen zu vertiefen werden weitere Analysen von Pflanzenteilen (Wurzeln, Stamm, Blätter, Früchte, Samen) bezüglich Cadmium und Stickstoff durchgeführt. Massiv kontaminiertes Pflanzenmaterial kann für die Biogasproduktion verbrannt und anschließend zum Recycling kompostiert werden. Pflanzenteile mit hohem Stickstoffgehalt und fehlender Akkumulation von Cadmium kann als Tierfutter in Wintermonaten verwendet werden; eine Verwendung für kommerzielle Produkte ist ebenfalls denkbar und soll im Rahmen des Forschungsantrags untersucht werden.
Blüten- und Knolleninduktion werden in Kartoffelpflanzen (Solanum tuberosum) von nahezu identischen Signalwegen gesteuert. Da die Kartoffelpflanze als Ertragspflanze und der Knollenertrag weltweit immer mehr an Bedeutung gewinnt, ist die Identifikation ertrags- und qualitätssteigernder Faktoren von größtem Interesse. Im Rahmen des vorliegenden Antrags planen wir die Identifizierung und Charakterisierung der an der Blühinduktion und Knolleninduktion beteiligten Signaltransduktionswege auf molekularer Ebene. Blühinduktion und Knollenbildung stellen multifaktoriell gesteuerte Entwicklungsprozesse dar, die sowohl durch endogene, als auch durch exogene Parameter beeinflusst werden. Uns interessieren dabei u.a. Integrationsstellen, an denen diese Signalwege mit dem Metabolismus der Pflanze koordiniert werden. Das POTATO COUCH POTATO 1 (StPCP1) Protein ist ein Transkriptionsfaktor der IDD Familie. StPCP1 RNAi Pflanzen zeigen Veränderungen im Blühzeitpunkt und des Knollenertrags. Erste Ergebnisse aus quantitativen real-time PCR Experimenten deuten darauf hin, dass StPCP1 in die Regulation der Expression von Zuckertransportern involviert ist, was erklärt wie StPCP1 maßgeblich den Kohlenhydrathaushalt der Pflanze beeinflussen kann. Einige phloem-mobile Faktoren könnten die Funktion eines Botenstoffes erfüllen, der den Zuckerstatus der Sourceblätter an die Sinkorgane wie z.B. das Apikalmeristem und die Stolonspitzen weiterleitet. Wir planen, diese putativen phloem-mobilen Substanzen in Kartoffel zu untersuchen. Diese sind im Speziellen: Trehalose 6-Phosphat, miR156 und miR172 sowie deren Zielgene und -transkripte. Vorarbeiten weisen darauf hin, dass ähnlich wie es für Arabidopsis gezeigt werden konnte, der Zuckerstatus in den Blättern mit einer veränderten Expression bzw. Bildung dieser mutmaßlichen Signalmoleküle einhergeht. Wir werden weiterhin die regulatorischen Eigenschaften von StPCP1 und die Expression seiner Zielgene untersuchen. Das betrifft im Besonderen die direkte Regulation von Zuckertransportergenen (z.B. StSUT4) und die Identifizierung unbekannter Zielgene durch die Bindung der bekannten ID1 Bindedomäne. Gleichzeitig wollen wir bisher offene Fragen hinsichtlich der Interaktion bekannter Signalwege, die den Blühzeitpunkt und die Knollenbildung in Kartoffelpflanzen beeinflussen, beantworten, da im Speziellen der photoperiodische, der T6P- und der GA-Signalweg von StPCP1 gleichermaßen betroffen zu sein scheinen.
Es wird u.a. ein wissenschaftlicher Workshop im Juni 1986 in Amsterdam (Free University) vorbereitet. Untersucht werden Umweltchemie (Bestaendigkeit, Transportprozesse, Umwandlung), analytische Chemie, Metabolismus in lebenden Organismen und biologische Wirkungen von Organophosphorverbindungen (natuerliche und anthrapogene Stoffe, u.a. Pestizide), die z.T. nur langsam vollstaendig biologisch und/oder chemisch abgebaut werden. Bei Grossverwendung solcher Produkte koennen Rueckstandsspuren mit hoher Aktivitaet in niedrigen Konzentrationen relevant sein.
During the past few decades, the rapid development of industrial activities has resulted in the introduction of enormous quantities of man-made organics into the biosphere. Some compounds, particularly halogenated ones are toxic and accumulated in the environment. Many soil bacteria, particularly those of the genus Pseudomonas, are able to catabolise a wide range of natural and synthetic organic materials. We are studying the catabolism of aromatic compounds by Pseudomonas bacteria and trying to improve their catabolic ability by means of genetic engineering.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 1743 |
| Europa | 6 |
| Kommune | 5 |
| Land | 52 |
| Weitere | 5 |
| Wirtschaft | 3 |
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| Zivilgesellschaft | 27 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 228 |
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| Förderprogramm | 1723 |
| Taxon | 1 |
| Text | 19 |
| unbekannt | 6 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 25 |
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| Language | Count |
|---|---|
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| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 1134 |
| Lebewesen und Lebensräume | 1977 |
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| Mensch und Umwelt | 1971 |
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