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Erhoehter CO2-Partialdruck in der Atmosphaere: Anpassung des Stoffwechsels und Inhaltsstoffe von Nutzpflanzen (insbesondere Getreide)

Hypothesen: Der steigende CO2-Partialdruck in der Erdatmosphaere veraendert die Expression von Genen und damit den Stoffwechsel der Pflanzen. Folgen sind veraenderter Naehrstoffbedarf und veraenderte Zusammensetzung auch der landwirtschaftlichen Produkte. Ergebnisse: Der Phosphatbedarf der Pflanzen steigt in Hoch CO2. - Der Stickstoffbedarf faellt in Hoch-CO2 (Wachstum) - Das C/N Verhaeltnis in Pflanzen ist erhoeht in Hoch-CO2; sehr hohe Stickstoffgaben wirken diesem Effekt entgegen. - Modifizierungen im Phosphat- und Stickstoffwechsel erfolgen in den Blaettern. - Die Expression mancher photosynthetischer Gene wird von Hoch CO2 beeinflusst. - Aufklaerung des Stoffwechsels in Sink-Geweben der Pflanze (insbesondere Speicherorgane) - Untersuchungen zu CO2-Effekten auf die Rhizosphaere und Mineralstoffaufnahme (einschl. Schwermetalle).

Schadstoffmonitoring Ostseekueste

Zur Ueberwachung des Nord- und Ostseewassers auf Belastungen mit persistenten organischen Halogenkohlenwasserstoffen wurden Muscheln erfolgreich als Bioindikatoren eingesetzt. Als nachteilig erwiesen sich lediglich saisonale Schwankungen in der Akkumulationsfaehigkeit der Muschel und eine - allerdings nur geringfuegige - metabolische Aktivitaet. Zur Eliminierung dieser Stoerfaktoren werden von uns zur Zeit Analysen auf Organochlorverbindungen an Sediment, Muschel und Wasser verschiedener Orte der Ostsee durchgefuehrt. Geprueft wird, ob die Anreicherung der Organochlorverbindungen des Wassers im Sediment als Indikator geeignet ist. Besonders beruecksichtigt werden bei diesen Untersuchungen die PCB-Kongenere.

Bilanzierung des Beitrags mikrobieller Biomasse zur Bildung refraktärer organischer Substanz im Boden mittels Isotopentracertechniken (Zellen, Zellbestandteile, CO2 und NH4)

Beim mikrobiellen Umsatz von organischen Verbindungen wird ein beträchtlicher Anteil des Kohlenstoffs zunächst zum Aufbau von Biomasse durch Bakterien genutzt. Diese Biomasse unterliegt nach ihrem Absterben wieder einem Abbau durch andere Mikroorganismen. In diesem Prozess werden Fragmente der abgestorbenen Zellen entweder selbst wieder zum Substrat für andere Organismen oder direkt in der Bodenmatrix festgelegt. Damit tragen sie substanziell zur Bildung der organischen Bodensubstanz (SOM) bei. Im Rahmen der geplanten Arbeiten sollen vorwiegend durch Markierungsexperimente mit stabilen und radioaktiven Isotopen die mikrobiellen Umsatzraten und die Bildung von Huminstoffen aus bakterieller Biomasse und fraktionierten Zellbestandteilen wie auch aus mikrobiellen Mineralisationsprodukten wie CO2 und NH4 in Modellböden des Schwerpunktprogrammes detailliert untersucht werden. Dazu wird die Transformation isotopisch markierter Biomassebestandteile (14C; 13C; 15N) in Bodenbioreaktoren untersucht. Die festgelegten und umgewandelten Produkte der markierten Biomasse sollen in den verschiedenen Partikel- und Huminstofffraktionen des Bodens bilanziert und mit isotopenchemischen und strukturchemischen Methoden charakterisiert werden. Damit können der stoffliche Beitrag der Biomasse an der Bildung von Huminstoffen im Boden bilanziert und Konversionsfaktoren sowie Raten für die Stoffverteilung abgeschätzt werden. Ergebnisse aus ersten Versuchen lassen zudem auf einen signifikanten Einbau von Kohlenstoff aus CO2 in die SOM schließen. Daraus könnte sich eine Neubewertung von Tracerexperimenten zur Bildung von gebundene Resten aus Xenobiotika ergeben. Im zweiten Schritt sollen Methoden zur Ermittlung der Struktur und Funktionalität der festgelegten Biopolymere entwickelt werden. Besonderes Augenmerk wird auf die Festlegung von Zellwandbestandteilen, Strukturproteinen und Nukleinsäuren gelegt.

Einfluss einer chronischen Blei-Intoxikation auf enzymatische Vorgaenge in der Niere der Ratte

Fragestellung/Ziel der Untersuchungen: Bei chronischer Pb-Intoxikation scheinen aktive Vorgaenge der tubulaeren Rueckresorption gestoert zu sein. Moeglicherweise ist eine Beeintraechtigung des Energiestoffwechsels der proximalen Tubuluszellen die Ursache der gestoerten Nierenfunktion. Es soll untersucht werden, ob die Intensitaet energieliefernder Stoffwechselprozesse in der Niere unter dem Einfluss einer langdauernden Pb-Aufnahme veraendert ist. Besondere Beruecksichtigung finden einige Schritte des Citratzyklus, des Pentophosphatweges und der Glykolyse. Ein groesseres Teilprojekt betrifft die Dosis- und Zeitabhaengigkeit der enzymatischen Laesionen in der Reaktionskette des Zitratzyklus.

Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - International Ocean Discovery Program, Teilprojekt: Erforschung von mikrobieller Sulfatreduktion unter hoher Temperatur und Druck

Selbst in tiefen Sedimentschichten unter z.T. mehreren Kilometern mächtiger Sedimentbedeckung finden sich noch aktive Mikroorganismen. Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur im Untergrund an und überschreitet irgendwann die Grenze bis zu welcher Leben möglich ist. Die bisher festgestellte Temperaturobergrenze von Leben auf der Erde wurden an Mikroorganismen von hydrothermalen Systemen, sogenannten Schwarzen Rauchern gemessen und liegt bei ca. 120 Grad C. In Sedimenten hingegen liegt die Grenze deutlich niedriger. Messdaten aus Ölfeldern deuten auf eine Grenze von ca. 80 Grad C hin. Diese Diskrepanz zwischen hydrothermalen und sedimentären Systemen wurde dadurch erklärt, dass die Mikroorganismen in Sedimenten nicht genügend Energie gewinnen können um die bei hohen Temperaturen verstärkt notwendigen Reparaturen ihrer Zellbestandteile wie DNA und Proteinen durchzuführen. Interessanterweise lässt sich metabolische Aktivität bei extrem hohen Temperaturen nur dann nachweisen, wenn die Experimente unter hohem Druck stattfinden. IODP Expedition 370 wurde spezifisch zur Klärung der Frage nach dem Temperaturlimit von Leben in sedimentären Systemen durchgeführt. Im Nankai Graben vor der Küste Japans herrscht ein recht hoher geothermischer Gradient von ca. 100 Grad C/km, d.h. das gesamte Temperaturspektrum in dem Leben möglich ist erstreckt sich über ein Tiefeninterval von etwas mehr als einem Kilometer. Durch modernste Bohr- und Labortechniken war es möglich, Proben von höchster Qualität zu gewinnen, welche garantiert frei von Kontamination sind. Die Expedition hat einen stark interdisziplinären Charakter, so dass eine Vielzahl von biologischen und chemischen Parameter gemessen wurde, welche eine detaillierte Charakterisierung des Sediments erlauben. Das beantragte Projekt ist ein wichtiger Teil der Expedition, da Sulfatreduktion der quantitativ wichtigste anaerobe Prozess für den Abbau von organischem Material im Meeresboden ist. Im Rahmen einer MSc Arbeit wurden bereits erste Messungen durchgeführt. Diese konnten zeigen das Sulfatreduktion über die gesamte Kernlänge messbar ist, wenn auch z.T. mit extrem geringen Raten. Im Rahmen des beantragten Projekts sollen weitere Messungen durchgeführt werden, unter anderem auch unter hohem Druck. Dazu soll ein Hochdruck Temperatur-Gradientenblock gebaut und betrieben werden. Neben Sedimenten von IODP Exp. 370 sollen weitere Experimente mit hydrothermal beeinflusstem Sediment aus dem Guaymas Becken durchgeführt werden. Ein Vergleich zwischen diesen beiden Sedimenten soll weitere Einblicke in einen der wichtigsten biologischen Prozesse im Meeresboden liefern und ein besseres Verständnis über die Grenzen von Leben im allgemeinen.

Bilanz der Verteilung und Umwandlung von Umweltchemikalien in Modell-Oekosystemen Boden-Pflanzen und aquatischen Systemen

Fortsetzung der Freilandversuche mit Pentachlornitrobenzol-C-14 und Pentachlorphenol-C-14 (erneute Behandlung). Untersuchung der Aufnahme, der Verteilung und des Metabolismus von Hexachlorbenzol-C-14 nach Saatgutbehandlung an Weizen unter Freilandbedingungen. Untersuchung des Schicksals von Buturon-C-14 (Seitenketten-markiert) in Weizen und Boden unter Freilandbedingungen. Untersuchung von Chloralkylen-9-C-14 in Karotten und Boden unter Freilandbedingungen.

The forage potential of tanniniferous legumes: Search for sustainable ways to cope with nutritional limitations in tropical smallholder livestock

Ruminants play an important role as assets and sources of high quality food and income for rural populations in the developing world. Ruminant productivity is usually low due to inadequate nutrition (i.e. protein deficiency). Promising forage species, mainly legumes, have been identified to overcome these limitations. Many of these legume species contain tannins that could be either advantageous or disadvantageous in terms of feed efficiency and metabolizable protein supply to the animal. The overall aim of this project is to develop efficient feeding systems based on tanniniferous shrub and tree legumes in order to improve livestock productivity and to alleviate poverty of smallholders in the tropics. This will by achieved through (i) studying the effect of plant nutritional status on the accumulation of condensed tannins in legumes, and the influence of these tannins in ruminant nutrition and the nitrogen fertilizer value of animal excreta for plants, and (ii) designing optimal feeding strategies based on the use of tropical forage legumes with different tannin content to overcome the limitations of ruminant diets in protein supply. Finally, the results will be assessed by an ex-ante economic analysis at farm level and at ecoregional levels. The outcomes of this work will provide the necessary background information for better feeding practices based on tanniniferous legumes. The project is part of the Research Priority Area on 'Livestock Systems Research in Support of Poor People of the Swiss Centre for International Agriculture.

Zellphysiologische Wirkungen von Metallsalzen

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.

Kinetik der Metabolisierung von Halothan in der isoliert perfundierten Rattenleber in Abhaengigkeit von der aktuellen Substratkonzentration

Bestimmung der Geschwindigkeit der metabolischen Umsetzung des Anaestheticums Halothan von der isolierten Rattenleber als Grundlage einer Risikobeurteilung bei langfristiger Einatmung geringer Konzentrationen am Arbeitsplatz.

Physiologische Reaktionen von Bäumen auf den Klimawandel - Davos

Im Davoser Seehornwald werden seit zwei Jahrzehnten klimatische und physiologische Messungen unter Feldbedingungen aufgezeichnet. Für eine Periode von etwa 10 Jahren existiert eine fast lückenlose Aufzeichnung von Gasaustauschraten des Bestandes (Eddy-Covariance) sowie von einzelnen Bäumen und Zweigen. Kontinuierliche Messungen von Stammradien und Wasserflussraten im Stamm haben eine ebensolange Messgeschichte und ermöglichen einen detaillierten Einblick in den Wasserhaushalt der Seehornwald-Bäume. Wir nutzen diese von Rudolf Häsler angelegte und weltweit wohl einzigartige Datenbasis, um die Reaktion von Fichten (Picea abies) auf klimatische Veränderungen zu untersuchen.

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