Das Projekt "Glufosinat: Metabolismus in transgenen und nicht-transgenen Pflanzengeweben sowie Schicksal im Boden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Biologie V, Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik durchgeführt. Glufosinat (oder Phosphinotricin) ist ein vergleichsweise modernes Herbizid, das seit etwa 25 Jahren in Gebrauch ist. Bei der Verbindung handelt es sich um eine Aminosäure; üblicherweise bezeichnet man das DL-Racemat als Glufosinat, das L-Enantiomer als Phosphinothricin. Die Verbindung ist Teilstruktur eines von den Pilzen Streptomyces viridochromogenes und Streptomyces hygroscopicus produzierten natürlichen Antibiotikums (Tripeptid: L-Alanin-L-Alanin-L-Phosphinothricin). Neben seiner antibakteriellen Wirkung zeigt Glufosinat eine nicht-selektive herbizide Wirkung. Der antibakterielle und herbizide Effekt geht nur vom L-Enantiomer aus; das D-Enantiomer ist inaktiv. Sowohl Glufosinat (Racemat) als auch das Tripeptid (Bialaphos oder Bilanaphos; mit L-Enantiomer) werden als Herbizide vermarktet. Die herbizide Wirkung von Phosphinothricin beruht auf einer Inhibition der Glutaminsynthetase. Glufosinat weist günstige ökotoxikologische Eigenschaften auf, z.B. bezüglich Versickerung, Abbau sowie Toxizität gegenüber Tier und Mensch. Auf Grund dieser Eigenschaften ist Glufosinat ein geeigneter Kandidat zur Herstellung gentechnisch modifizierter Herbizid-resistenter Pflanzen, um Glufosinat auch selektiv - im Nachauflauf - einsetzen zu können. Dazu wurden verschiedene Spezies, wie z.B. die Zuckerrübe, mit dem bar-Gen aus Streptomyces hygroscopicus transformiert. Das bar-Gen codiert für eine Phosphinothricin-N-acetyltransferase, die Phosphinothricin zum nicht herbizid-wirksamen, stabilen N-Acetylderivat umsetzt. Bei entsprechend hoher Expression des bar-Gens resultiert eine Glufosinat-resistente Pflanze. Ein Ziel unseres Forschungsvorhabens war es, den Metabolismus von Glufosinat und der einzelnen Enantiomere (L- und D-Phyosphinothricin) in transgenen und nicht transgenen Pflanzenzellkulturen zu untersuchen. Die transgenen Kulturen, die von der Zuckerrübe (Beta vulgaris) stammten, waren mit dem bar-Gen transformiert, exprimierten demnach die Phosphinothricin-N-acetyltransferase. Sie wurden aus entsprechenden Sprosskulturen initiiert. Daneben wurden nicht-transgene Kulturen von Zuckerrübe, Karotte (Daucus carota), Fingerhut (Digitalis purpurea) und Stechapfel (Datura stramonium) untersucht. In einer zweiten Versuchsserie wurden abgetrennte Sprosse und Blätter von 20 Wildpflanzen auf den Metabolismus von Glufosinat untersucht. Es sollte überprüft werden, ob qualitative und quantitative Unterschiede im Umsatz des Herbizids im Pflanzenreich vorkommen und möglicherweise eine natürliche (teilweise) Resistenz gegenüber Glufosinat existiert. Schließlich wurde das Schicksal des Herbizids im Boden (Abbau, Versickerung) nach Aufbringung des Wirksstoffs in einer handelsüblichen Formulierung auf ein bewachsenes Versuchsfeld im Freiland untersucht.
Das Projekt "Impact of transgenic crops on fertility of soils with different management history" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut für biologischen Landbau Deutschland e.V. durchgeführt. What impact does transgenic maize have on soil fertility? Among the factors that determine soil fertility is the diversity of the bacteria living in it. This is in turn affected by the form of agriculture practiced on the land. What role do transgenic plants play in this interaction? Background Soil fertility is the product of the interactions between the parental geological material from which the soil originated, the climate and colonization by soil organisms. Soil organisms and their diversity play a major role in soil fertility, and these factors can be affected by the way the soil is managed. The type of farming, i.e. how fertilizers and pesticides are used, has a major impact on the fertility of the soil. It is known that the complex interaction of bacterial diversity and other soil properties regulates the efficacy of plant resistance. But little is known about how transgenic plants affect soil fertility. Objectives The project will investigate selected soil processes as indicators for how transgenic maize may possibly alter soil fertility. The intention is in particular to establish whether the soil is better able to cope with such effects if it contains a great diversity of soil bacteria. Methods Transgenic maize will be planted in climate chambers containing soils managed in different ways. The soil needed for these trials originates from open field trials that have been used for decades to compare various forms of organic and conventional farming. These soils differ, for example, in the way they have been treated with pesticides and fertilizers and thus also with respect to their diversity of bacteria. The trial with transgenic maize will measure various parameters: the number of soil bacteria and the diversity of their species, the quantity of a small number of selected nutrients and the decomposition of harvest residues. It will be possible to conclude from this work how transgenic plants affect soil fertility. Significance The project will create an important basis for developing risk assessments that incorporate the effects of transgenic plants on soil fertility.
Das Projekt "Abbauverhalten von Phosphinothricin in sensitiven und transgenen Mais- und Rapszellen sowie in ganzen Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Landesanstalt für Bodenkultur und Pflanzenbau durchgeführt. Phosphinothricin (PPT, Wirkstoffname: D,L-Glufosinate-Ammonium, Praeparatename: BASTA bzw. LIBERTY bei der Anwendung in transgenen Pflanzen) ist ein nicht selektives Herbizid, welches bei der Anwendung in gentechnisch unveraenderten Pflanzen nicht in Kontakt mit der Kulturpflanze kommt und damit dort zu keinen Rueckstaenden fuehrt. Beim Abbau transgener, PPT-vertraeglicher Kulturen wirkt PPT selektiv gegen die Unkraeuter. Durch die dann moegliche Nachauflaufanwendung (Benetzung) kommt die PPT-resistente Kulturpflanze mit der vollen Aufwandmenge und damit mit wesentlich hoeheren Wirkstoffmengen in Beruehrung. Veroeffentlichte Untersuchungen zum Metabolismus von PPT liegen nur in geringem Umfang fuer PPT-empfindliche pflanzliche Zellkulturen vor und beinhalten einen stufenweisen, an der Aminogruppe angreifenden Abbau der Substanz. In transgenen Pflanzen ist diese Aminogruppe des Herbizidmolekuels durch Bildung des Acetylphosphinothricins blockiert. Ziel der Untersuchungen ist zu pruefen, ob dieser Metabolit nur in resistenten Pflanzen auftritt, weiter abbaubar ist, und ob in resistenten Pflanzen im Vergleich zu den sensitiven mit hoeheren Rueckstandsmengen und anderen Metaboliten zu rechnen ist. Gleichzeitig soll untersucht werden, ob im Abbauverhalten Unterschiede zwischen der D- und der L-Form des Herbizids bestehen. Durch Aufklaerung der Abbauwege und Abbauprodukte sowie Bilanzierung der Rueckstandsmengen in verschiedenen Pflanzenteilen sollen Basisdaten ueber Persistenz, Abbauverhalten und Verteilung zur Sicherheitsbewertung von PPT-Rueckstaenden in transgenen Nahrungspflanzen erarbeitet werden.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik durchgeführt. Projektziel ist die Etablierung einer genomischen Hochdurchsatz-Plattform basierend auf der Technologie des Zelltransfektionsarrays (TCA) zur Entwicklung einer effizienten Methode für funktionelle Genanalysen in primären Zellen als Alternative zum Tierversuch. Durch den Einsatz der Techniken von RNA Interferenz (RITA) und Genüberexpression (DTCA) werden wir ein in vitro Verfahren etablieren, dessen Anwendung zu einer signifikanten Reduktion von knockout-Analysen und Überexpressionsstudien im Tierversuch beitragen wird. Im Mikroarray-Format gespottete siRNA und cDNA wird für den nachfolgenden Transfer in mehrere humane Zelllinien sowie Primärzellen der Immunantwort, mit Transfektionsreagenz inkubiert. Die Zielgen-Produkte werden mittels Immunfluoreszenz detektiert. Durch Zytometrie sollen die anhand TCA gewonnenen Daten auf Einzelzellebene bestätigt werden. Entwicklung und Optimierung der RITA- und DTCA-Technologie werden zu einer deutlichen Reduktion von in vivo Experimenten an genetisch veränderten Tieren führen. Die kommerzielle Nutzung einzelner, im Verlauf des Projekts entwickelter Elemente der TCA-Technik, wird durch den Industriepartner des Konsortiums erfolgen.
Das Projekt "Activation tagging in aspen using an inducible two component Ac/Ds-enhancer element system" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Based on the Ac/Ds two element transposition system from maize an activation tagging approach is suggested for the hybrid aspen (Populus tremula x tremuloides) line -Esch5-. The proposed approach is based on results obtained from our earlier work on the genetic transfer of the maize transposable element Ac and its functional analysis in hybrid and pure aspen lines. It was shown that the Ac element is active in aspen and reintegrates elsewhere in genomic regions in high frequency. However, a two element transposon tagging system where Ac and Ds are put together in crosses is not feasible in trees due to the in part long vegetative phases. To overcome this barrier, an inducible two element Ac/ATDs element system is suggested to induce activation tagged variants following two independent transformation steps. In combination with a 35S enhancer tetramer and outward facing two CaMV 35S promoter located near both ends of the ATDs element, expression of genes can be elevated which are located adjacent to the new integration site of the element. As selective marker for ATDs transposition, both knocking-out the expression of a phenotypic marker (rolC gene) and a negative selection marker gene (tms) are considered. Thus, the transposition can easily be screened in primary transgenic lines.
Das Projekt "Carbon acquisition during pathogenic development of Ustilago maydis and Colletotrichum graminicola" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Toxikologie und Genetik (ITG) durchgeführt. The biotrophic fungus Ustilago maydis infects corn and induces the formation of tumors. In order for the fungus to proliferate in the infected tissue, U. maydis has to redirect the metabolism of the host to the site of infection. We wish to elucidate how this is accomplished. To this end we will perform transcript profiling during the time course of infection for both, the fungus and the maize plant. This will be complemented by metabolome analysis of different tissues during infection as well as by apoplastic fluid analysis. The goals will be to identify the carbon sources taken up by the fungus during biotrophic growth, to identify the transporters required for uptake, determine their specificity and elucidate how these carbon sources are provided by the plant. Fungal mutants affected in discrete stages of pathogenic development will be included in these studies. Likely candidate genes for carbon uptake/supply as well as for redirecting host metabolism will be functionally characterized by generating knockouts in the fungus and by isolating plants carrying mutations in respective genes or by generating transgenic plants expressing RNAi constructs.
Das Projekt "Transformation von Perlhirse zur Verbesserung der Pilzresistenz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Biologie, Biozentrum Klein Flottbek und Botanischer Garten durchgeführt. Pearl millet is the sixth most important crop world-wide and the main food source for the world's poorest and most food-insecure people in Africa and India. It is a high yielding cereal, tolerant to drought and can be grown in arid areas where maize and even sorghum fail. In Africa alone a total of 13.330.168 t pearl millet were produced during the harvest period of 2001 (FAO, 2001).Pearl millet is susceptible to many fungal diseases, for example downy mildew (Dm) caused by Sclerospora graminicola. Infection with this fungus causes yield losses up to 30Prozent every year (Safeeulla, 1976).Due to the poor nutrition situation in developing countries and the expanding desertification, it is of great interest to develop high-yielding and pathogen resistant pearl millet lines to help attain food security. In addition to classical breeding methods, genetic engineering is a promising approach to insert useful traits into plants. Besides, the use of pesticides to combat fungal attack can be reduced, which results in the preservation of the environment.Efficient regeneration and transformation systems, which are essential prerequisites for the proposed project, have been established in our group (Oldach et al., 2001; Girgi et al., 2002).The aim of the project is the production of fungal resistant pearl millet plants. The already established regeneration and transformation methods will be utilised to introduce fungal resistance genes like those encoding for antimicrobial proteins, defensins, chitinases and glucanases into susceptible pearl millet lines. The improvement of the resistance of transgenic pearl millet lines will be tested by phytopathological assays under laboratory conditions and later in controlled field experiments.
Das Projekt "ProBenBt - Bewahrung des Nutzens von Bt-Toxinen gegenüber einer Bildung von Insektenresistenz durch Monitoring und Management" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachgruppe Biologie, Lehrstuhl für Biologie V (Ökologie, Ökotoxikologie, Ökochemie) durchgeführt. Eine alternative Pflanzenschutzstrategie im Maisanbau gegen die Hauptschädlinge in Europa, den Maiszünsler Ostrinia nubialis (ECB) und den Mediterranen Maiszünsler Sesamia nonagroides (MCB), ist die Einführung von transgenem Mais, der ein Bt-Toxin expremiert. Wie jede Anwendung von Toxinen im Pflanzenschutz besteht die Gefahr einer Resistenzbildung. Um diese neue Pflanzenschutzstrategie möglichst lange zu erhalten, bedarf es eines Resistenzmanagements. Erste Erfahrungen liegen aus den USA vor, wo dieser Mais seit mehreren Jahren angebaut wird. Aufgrund der unterschiedlichen Verhältnisse in Europa und den USA lassen sich diese Erfahrungen aber nicht übertragen. Deshalb wurde das EU-Forschungsprojekt ProBenBt (Protecting the benefits of Bt-toxins from insect resistance development by monitoring and management ) ins Leben gerufen. Ziel diese Projektes ist in einem ersten Schritt die nötigen Basisdaten für ein Resistenzmanagement zu sammeln und in einem zweiten Schritt in einen Resistenzmanagementplan umzusetzen. Im Einzelnen stehen folgende Punkt im Mittelpunkt des Projektes: Monitoring der Bt-Suszeptibilität von EBC und MCB; Ausbreitungsvermögen und genetische Struktur der ECB- und MCB-Populationen; Genfluss zwischen verschiedenen ECB-Rassen; Sammelung von EBC und MCB in Europa; Bestimmung der Häufigkeit des Resistenzallels; Züchtung von resistenten Stämmen im Labor; Charakterisierung des Resistenzmechanismus; Entwicklung eines Prognoseinstruments zur Entwicklung einer Bt-Resistenz; Im Forschungsverbund arbeiten Wissenschaftler aus Deutschland, Italien, Griechenland, Spanien, Frankreich, Slowakei, USA und Australien zusammen.
Das Projekt "Begleitende Sicherheitsforschung zur Freisetzung gentechnisch veraenderter Petunien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung durchgeführt. 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.
Das Projekt "Untersuchung des horizontalen Gentransfers in die bakterielle Endophytenmikroflora von Forstgehölzen und Abschätzung einer möglichen Ausbreitung transgener DNA in die Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Landschaftsbiogeochemie durchgeführt. Im Projekt soll die ökologische Relevanz eines horizontalen Gentransfers innerhalb der endophytischen Mikroflora von Forstgehölzen untersucht und bewertet werden. Hierzu wird in einem Modellsystem mit Pappel-Stecklingen/Jungpflanzen ein Gentransfer über die bakterielle Konjugation in die Endophytenmikroflora induziert. Der Gentransfer erfolgt durch ein rekombinantes Plasmid mit einem geeigneten Reportergen, das in vitro in einen Agrobakterien- und einen endophytischen Bakterienstamm eingebracht wurde. Es wird geprüft, inwieweit sich das rekombinante Plasmid in der Endophytenmikroflora etablieren kann. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Abschätzung des Entlassens des rekombinanten Plasmids aus der Endophytenmikroflora der Pappel in verschiedene Umweltmedien (Boden und zersetztes Pflanzenmaterial).
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