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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Verunreinigung unserer Wasserressourcen mit organischen Schadstoffen, wie etwa Öl-bürtigen Kohlenwasserstoffen, ist ein ernstzunehmendes Problem und hat vielerorts bereits zu einer chronischen Belastung des Grundwassers geführt. Der biologische Abbau ist der einzige natürliche Prozess, der im Untergrund zu einer Schadstoffreduktion führt. Als Steuergrößen gelten hier die Anwesenheit von Abbauern (Mikroorganismen) und die Verfügbarkeit von Elektronenakzeptoren und Nährstoffen. In den letzten Jahren wurde zudem die Bedeutung dynamischer Umweltbedingungen (z.B. Hydrologie) als wichtige Einflussgröße erkannt. Ein wichtiger Aspekt wurde jedoch bisher nicht in Betracht gezogen, nämlich die Rolle der Viren bzw. Phagen. Viren sind zahlenmäßig häufiger als Mikroorganismen und ebenso ubiquitär vorhanden. Mittels verschiedener Mechanismen können sie einen enormen Einfluss auf die mikrobiellen Gemeinschaften ausüben. Einerseits verursachen sie Mortalität bei ihren Wirten. Andererseits können sie über horizontalen Gentransfer den Wirtsstoffwechsel sowohl zu dessen Vorteil als auch Nachteil modifizieren. In den vergangenen Jahren konnten verschiedene mikrobielle Phänomene der Aktivität von Viren zugeschrieben werden. Die klassische Ansicht, dass Viren ausschließlich Parasiten sind, ist nicht mehr zutreffend. Als Speicher und Überträger von genetischer Information ihrer Wirte nehmen sie direkten Einfluss auf biogeochemische Stoffkreisläufe sowie auf die Entstehung neuer Schadstoffabbauwege. Biogeochemische Prozesse in mikrobiell gesteuerten Ökosystemen wie dem Grundwasser und die dynamische Entstehung und Anpassung an neue Nischen als Folge von Veränderungen der Umweltbedingungen kann nur verstanden werden, wenn der Genpool in lytischen und lysogenen Viren entsprechend mit berücksichtigt wird. Das Projekt ViralDegrade stellt Paradigmen in Frage und möchte eine völlig neue Perspektive hinsichtlich der Rolle der Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau eröffnen, welche zur Zeit noch als Black Box behandelt werden. ViralDegrade postuliert, dass Viren (i) durch horizontalen Gentransfer und den Einsatz von metabolischen Genen den Wirtsstoffwechsel modulieren (Arbeitshypothese 1) und (ii) für den temporären Zusammenbruch von dominanten Abbauerpopulationen und, damit verbunden, für den Wechsel zwischen funktionell redundanten Schlüsselorganismen verantwortlich sind (Arbeitshypothese 2). Sorgfältig geplante Labor- und Felduntersuchungen und vor allem der kombinierte Einsatz von (i) neu entwickelten kultivierungsunabhängigen Methoden, wie etwa dem Viral-Tagging, und (ii) ausgewählten schadstoffabbauenden aeroben und anaeroben Bakterienstämmen, garantieren neue Erkenntnisse zur Rolle der Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau sowie ähnlichen mikrobiell gesteuerten Prozessen. Ein generisches Verständnis der Vireneinflüsse wird zudem zukünftig neue Optionen für die biologische Sanierung eröffnen.
The biogeochemical interface (BGI) in this project is defined as the organo-mineral surface of soil particles colonized by microorganisms. In the preceding project it was demonstrated that the different soil particle size fractions were associated with specifically structured microbial communities, a characteristic amount of soil organic carbon, and a specific capacity for adsorption of the organic chemicals phenol and 2,4-dichlorophenol, respectively. While the diversity of the microbial community was responsive to fertilization-determined additional organic soil carbon in the larger particle size fractions, it was unaffected in clay. Stable isotope probing with 13C-labelled phenol and 2,4-dichlorophenol revealed that the soil organic carbon in the BGIs also affected the diversity of microorganisms involved in the degradation of these chemicals. All these results are yet only based on studying one soil with three organic carbon variants (Bad Lauchstädt) and only two organic compounds. The objective of this 2nd phase project is to apply the innovative technology developed in the 1st phase for studying the BGI processes with soil organic carbon variants from another soil (Ultuna, SPP 1315 site) and with the chiralic anilide Fungicide metalaxyl as an additional compound. This 2nd phase SPP 1315 project will also, in a collaborative effort with two other SPP 1315 partners, investigate (1) the importance of BGIs for the entantio-selective degradation of metalaxyl and (2) the role of soil microorganisms in the formation of bound residues, respectively. Furthermore, the project will utilize stable isotope probing and next-generation DNA sequencing to link the structural and functional diversity of the microbial communities responsible for metabolism of organic chemicals in the different BGIs determined by particle size fractions and soil organic carbon variants.
Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Auswahl von kostengünstigen, für Routineanalysen geeignete Methoden zur Energie- und Proteinbewertung von Futtermitteln in der österreichischen Praxis (besonders Grundfutter), die den aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen Rechnung tragen und somit eine sowohl bedarfsgerechte als auch umweltschonende Ernährung der Wiederkäuer erlauben. Voraussetzung für diese Entwicklungsarbeit sind repräsentative Futterproben, welche die einzelnen Futterkategorien und deren Futterwert (Nährstoffgehalt wie Gerüstsubstanzen, Protein und Verdaulichkeit bzw. Energiekonzentration) in Österreich mit ihrem gesamten Streuungsbereich abbilden. Dazu wird in Zusammenarbeit mit den Landwirtschaftskammern der Bundesländer und dem Futtermittellabor Rosenau der LK Niederösterreich eine systematische Probenziehung auf landwirtschaftlichen Betrieben über einen Zeitraum von vier Vegetationsjahren (2016-2019) durchgeführt, sodass Futterproben der wesentlichen Futterkategorien aus allen Bundesländern bzw. den wichtigsten Produktionsgebieten im Untersuchungsmaterial repräsentiert sind. Für eine regressionsanalytische Auswertung ist entscheidend, dass innerhalb der Futterkategorien ein breites Spektrum an Futterqualität (im Sinne von Gehalt an Gerüstsubstanzen, d.h. Verdaulichkeit) gegeben ist. Die Futterkategorien orientieren sich an der Bedeutung der Futtermittel für die österreichische Rinderhaltung: - Wiesenfutter (als Grünfutter, Silage und Heu), jeweils 1. Aufwuchs und Folgeaufwüchse - Feldfutter (als Silage), jeweils 1. Aufwuchs und Folgeaufwüchse - Silomais (als Silage). Diese Kategorien werden systematisch auf die Bundesländer aufgeteilt. Es sind 900-1000 Proben geplant, sodass von gut abgesicherten Ergebnissen auszugehen ist. Die Analysen werden überwiegend im Futtermittellabor Rosenau der LK Niederösterreich durchgeführt. Methoden, welche die Verwendung von frischem Pansensaft erfordern (HFT, modHFT, in vitro-Verdaulichkeit nach Tilley und Terry), werden an der HBLFA Raumberg-Gumpenstein abgewickelt. Folgende Parameter werden analysiert: - Weender Analyse (TM, XP, XL, XF, XX, XA) - Gerüstsubstanzen (NDF, ADF, ADL) - in vitro-Verdaulichkeit (ELOS, Tilley&Terry, HFT) - nXP-Gehalt (modHFT) - Protein-Fraktionen des CNCPS (A, B1, B2, B3, C) - Gärqualität (Milchsäure, Essigsäure, Buttersäure, pH-Wert, NH3-Stickstoff). 1. Durchführung der Energiebewertung: - Je nach Verfügbarkeit der Analysenparameter ergeben sich verschiedene Wege der Energiebewertung, mit abnehmender Genauigkeit, aber auch geringeren Kosten. - a. auf Basis der in vitro-Verdaulichkeit (Gleichungen GfE 2008): genau, aber teuer - b. auf Basis von Regressionsgleichungen, welche die Beziehung zwischen Gerüstsubstanzen und Verdaulichkeit nützen. Diese Beziehung wird aus dem erarbeiteten Datenmaterial abgeleitet. (Text gekürzt)
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 1692 |
| Europa | 6 |
| Kommune | 5 |
| Land | 49 |
| Weitere | 5 |
| Wirtschaft | 3 |
| Wissenschaft | 1043 |
| Zivilgesellschaft | 26 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 228 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 1672 |
| Taxon | 1 |
| Text | 19 |
| unbekannt | 6 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 25 |
| Offen | 1901 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 1537 |
| Englisch | 561 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 9 |
| Bild | 1 |
| Datei | 219 |
| Dokument | 24 |
| Keine | 1158 |
| Webseite | 536 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 1102 |
| Lebewesen und Lebensräume | 1926 |
| Luft | 1073 |
| Mensch und Umwelt | 1920 |
| Wasser | 932 |
| Weitere | 1904 |