Mykotoxine sind Metaboliten des Sekundärstoffwechsels mikroskopisch kleiner Pilze, vor allem der Gattung Aspergillus, Penicillium und Fusarium. In bestimmten Konzentrationen wirken sie toxisch für Mensch, Tier und Pflanze. Die als Feldpilze bekannten Fusarien bilden Mykotoxine (Trichothezen und Zearalenon) zum Teil schon während der Wachstums- und Reifungsphase des heimischen Futtergetreides und beim Mais. Trichothezen (Deoxynivalenol, DNO) übt eine zytotoxische Wirkung aus, indem es die Protein- und DNA-Synthese hemmt. Aufgrund seiner hohen Zytotxizität greift die Substanz an verschiedenen Systemen des Körpers ein, so dass infolge einer Abwehrschwäche Fruchtbarkeitsstörungen (Unfruchtbarkeit, Umrauschen), Aborte, Totgeburten und mimifizierte Früchtte sowie Uterusatrophie bei Sauen insbesondere bei Jungsauen aufgetreten sind. Im Gegensatz dazu sind die Zearalenone nicht toxisch. Ihre Aktivität im Tier besteht in einer östrogenen Wirkung, die zu Veränderungen an den Fortpflanzungsorganen und zu Fruchtbarkeitsstörungen beim Schwein führen. Ein Einfluss von Mykotoxin auf die Fruchtbarkeit wurde bisher weitgehend nach Fütterung von mykotoxin-haltigen Futtermitteln beobachtet. Grundlagenerkenntnisse über direkte negative Einflüsse von Mykotoxinen auf die Fruchtbarkeit können mit Hilfe von Untersuchungen mittels In-vitro-Kultivierung von Eizellen und Embryonen, ovariellen und uterinen Zellen gewonnen werden. Die physiologische Aktivität der genannten Zelltypen des weiblichen Reproduktionstraktes kann über funktionelle Tests gemessen werden, die ihrerseits darüber Auskunft geben, in welchem Maße die Leistungen dieser Zellen bzw. Embryonen störanfällig gegenüber Zearalenon und Trichothezen sind.
Pflanzenpathogene Pilze der Gattung Fusarium verursachen agronomisch bedeutende Krankheiten auf Getreide. Zusätzlich zur Ertragsminderung kommt es dabei zur Kontamination des Erntegutes mit Mykotoxinen. Für die wichtigsten Fusarium-Toxine, das als Proteinbiosynthese-Inhibitor wirkende Deoxynivalenol (DON) und das stark östrogen wirksame Zearalenon (ZON), sind nun nach toxikologischer Evaluierung EU-weite gesetzliche Maximalwerte in Vorbereitung. Die im Feld vom Pilz gebildeten Metaboliten stellen eine Gesundheitsgefährdung für Tier und Mensch dar. Allerdings sind pflanzliche und tierische Zellen (und wahrscheinlich der toxinproduzierende Pilz selbst) in gewissem Ausmaß imstande, die Mykotoxine in ungiftige Konjugate überzuführen. In diesem Projekt sollen die beteiligten Entgiftungsenzyme, die UDP-Glucuronosyl-transferasen (UGT) und Sulfotransferasen (SULT) charakterisiert, sowie die gebildeten Mykotoxin-Konjugate mittels instrumenteller Analysenverfahren untersucht werden. Ziel des Projektes ist es, Bäckerhefe genetisch so zu verändern, dass die Detoxifikationsaktivität von exprimierten UGT- oder SULT-Kandidatengenen phänotypisch beobachtet werden kann, entweder in Form von Wachstum auf gifthältigem Medium, oder mithilfe von geeigneten östrogen-regulierten Reportergenen. Da die Säuger-UGTs im Lumen des endoplasmatischen Retikulums lokalisiert sind und Hefe das Ko-Substrat UDP-Glucuronsäure (UDP-GlcUA) nicht bilden kann, muss allerdings zuerst die Fähigkeit zur Biosynthese von UDP-GlcUA und möglicherweise auch jene zum effizienten Transmembran-Transport bereitgestellt werden. Derartige Stämme und solche, die das Sulfotransferase-Kosubstrat PAPS ('aktives Sulfat') effizient bereitstellen, sollen als Wirtszellen für die funktionelle Expression von humanen bzw. tierischen UGTs, sowie von tierischen und pflanzlichen SULTs dienen. Auch im Genom von Fusarium graminearum identifizierte UGT bzw. SULT-Gene sollen getestet werden. Neben der funktionellen Charakterisierung von heterologen UGT und SULT Genen soll auch getestet werden, ob sich endie hergestellten Hefestämme als Bioreaktoren zur Herstellung von Mykotoxinkonjugaten verwendet werdeneignen. Diese sind als Referenzsubstanzen für die Entwicklung von Analysenmethoden wichtig. Wenn es gelingt, die fremden Entgiftungsenzyme funktionell in Hefe zu rekonstituieren, hätte dies Bedeutung weit über den Aspekt der Mykotoxine hinaus. Ein Satz von Hefestämmen, die jeweils nur ein Detoxifikationsgen exprimieren, wäre generell für das Studium des Metabolismus von Medikamenten und anderen Substanzen sehr nützlich.
Nachweis von Mykotoxinen in verschiedenen Futtermitteln. Indikatormykotoxine wie: Aflatoxine, Ochratoxin A, Zearalenon, Vomitoxin.
Das Mykotoxin Zearalenone (ZON) ist nicht nur ein potentieller Virulenzfaktor bei Fusarieninfektionen sondern auch wegen seiner starken Affinität zu Östrogenrezeptoren ein Problem für Mensch und Tier. In diesem Projekt werden mit Hilfe der Modelpflanze Arabidopsis thaliana untersucht, wie ZON auf Pflanzen wirkt und metabolisiert wird. Zur Isolationder verantwortlichen Gene werden genetische, molekularbiologische und chemisch-analytischeMethoden angewandt.
In den letzten 2 Jahren des SPP 1144 werden wir unsere Untersuchungen an endosymbiontischen Bakterien in Evertebraten, einer der wichtigsten Gruppen von Primärproduzenten an Hydrothermalquellen des Mittelatlantischen Rückens (MAR), abschließen. In enger Zusammenarbeit mit Geologen und Geochemikern soll der Einfluss von unterschiedlichen geologischen Strukturen und Gradienten in Ventfluiden auf symbiontische Diversität, Biomasse und Aktivität aufgeklärt werden. Diese Forschung wird zu einer der Kernfragen des SPP 1144 beitragen: Welche Wechselwirkungen bestehen zwischen hydrothermalen und biologischen Prozessen? Eine weitere Kernfrage des SPP 1144 ist: Wie beeinflussen Achsenmorphologie und Meeresströmungen die Verbreitung von Ventorganismen entlang der Rückenachse? Biogeographische Analysen der Symbionten von Muscheln und Garnelen sollen zeigen, ob geologische und hydrologische Barrieren zwischen den nördlichen und südlichen Hydrothermalquellen zu einer räumlichen Isolierung von symbiotischen Bakterien führen. Die Ergebnisse dieser Forschung liefern einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Kopplung geologischer und biologischer Prozesse an gemäßigt spreizenden Rückenachsen.
Auf der Basis einer abgesicherten Analytik wurden über drei Jahre hinweg mehr als 10000 Untersuchungen an rund 5000 Lebensmittelproben durchgeführt. Die Datendokumentation wurde aufgrund vorhergehender Erfahrungen und in Weiterentwicklung eines früheren Systems im Excel-Format vereinheitlicht, wobei sowohl das untersuchte Probenmaterial als auch die Messergebnisse nachvollziehbar und vollständig beschrieben wurden. Die von den einzelnen Partner erhobenen Datensätze (Anhang II und Anhang V der elektronischen Version dieses Abschlußberichts) wurden im Projektzeitraum mehrfach zusammengeführt und abgeglichen. Die Belastung der Lebensmittel mit DON bzw. ZEA und die errechnete Exposition zeigt in Bezug auf die nunmehr gültigen nationalen Regelungen, dass die tatsächliche Aufnahme des deutschen Verbrauchers im Normalfall ('mean Gase') noch im Bereich der zulässigen Grenzen liegt, allerdings bedingt durch die faktische Nicht-Ausschöpfung der Höchstmengen in den meisten Lebensmittelgruppen. Die gemessenen Werte für Lebensmittel lagen über die drei Projektjahre im wesentlichen auf dem selben Niveau. Für einige besonders kritische Lebensmittel wurde zwischen 2001 und 2004 ein tendenzieller Rückgang der Deoxynivalenol-Belastung festgestellt.
Unter den Qualitaetsparametern von Getreide ist der Gehalt an Mykotoxinen im Erntegut durch die potentielle gesundheitliche Gefaehrdung von Mensch und Tier von besonderer Bedeutung. Vor allem im Weizen koennen hohe Gehalte an Fusariumtoxinen (Deoxynivalenol, Zearalenon) auftreten, da dessen Aehren besonders stark von entsprechenden toxinbildenden Fusariumarten befallen werden. Die Nutzung von Sortenresistenzen und Bekaempfungsmassnahmen zur Reduzierung des Fusariumbefalls und damit des Kontaminationsrisikos mit Mykotoxinen ist bisher noch wenig erforscht. Die Wirkung von Pflanzenschutzmitteln auf das Wachstum und die Toxinbildung von Fusarien wird in gezielten Feldversuchen unter praxisrelevanten Anwendungsformen der Mittel untersucht, um Zusammenhaenge zwischen diesen Groessen festzustellen.
Mykotoxine, die in Futtermitteln enthalten sind, werden von Nutztieren aufgenommen und koennen sodann Rueckstaende in den von Tieren stammenden Lebensmitteln verursachen. Ueber die Transmission (Carry-Over) von Aflatoxinen liegen bereits gesicherte Ergebnisse im Hinblick auf Fleisch, Milch und Eier vor. Mehr als 300 Mykotoxine sind bisher bekannt. Von besonderem Interesse ist nunmehr das Carry-Over von Penicillien-Toxinen, vor allem von Ochratoxin A (OTA). Auch Fusarien-Toxine koennen Rueckstaende verursachen, obwohl einige davon schnell metabolisiert werden. Untersucht wird, mit welchen Rueckstaenden von Penicillien- und Fusarien-Toxinen in Fleisch und Eiern gerechnet werden muss. Von besonderer Bedeutung sind derzeit OTA-Rueckstaende im Schweinefleisch und daraus hergestellten Produkten.
Pilotprojekt im Rahmen des österreichischen Genom-Forschungsprogrammes GEN-AU. Bei der Infektion von Getreide und Mais bildet der Pilz Fusarium graminearum Toxine, die in die Nahrung gelangen können und für Tier und Mensch ein gesundheitliches Risiko darstellen. Ziel des Pilotprojektes ist es, durch Verwendung von Methoden der Genomik die Frage zu klären, welche Gene es dem Pilz ermöglichen, in einer ungewöhnlich großen Anzahl von Wirtspflanzen Krankheiten hervorzurufen. Dieses Verständnis könnte neue Wege zur Bekämpfung des Pilzes eröffnen. Andererseits sollen Mechanismen der Pilzresistenz in Wirtspflanzen erforscht werden, da dieses Wissen zur Züchtung hochresistenter Sorten genutzt werden könnte, und somit zu einer nachhaltigen Lösung des Problems beitragen sollte. In Zusammenarbeit mit dem 'Munich Information Center for Protein Sequences soll die von einem US Konsortium gegenwärtig erstellte Genomsequenz analysiert und das Gen-Inventar mit dem eines nahe verwandten, jedoch nicht krankheitserregenden Schimmelpilzes (Neurospora crassa) verglichen werden. Ein wesentlicher Teil des Pilotprojektes ist der Entwicklung und Optimierung von effizienten Methoden zur gerichteten Inaktivierung von Genen des Pilzes gewidmet. Solche Insertionsmutanten sollen hinsichtlich geänderter Virulenz und einem geänderten Spektrum von Pilz-Metaboliten untersucht werden, da solche Substanzen wahrscheinlich eine wesentliche Rolle in der Unterdrückung von Abwehrreaktionen der Pflanzen spielen. Pflanzliche Resistenzmechanismen gegen den Pilz sind derzeit weitgehend unverstanden. Da molekulargenetische Studien mit Getreide nur schwer möglich sind, soll unter Zuhilfenahme der Modellpflanze Arabidopsis thaliana untersucht werden, welche Rolle das in Mensch und Tier sehr stark als Östrogen wirksame Mykotoxin Zearalenon in Pflanzen spielt. Weiters sollen Detoxifikationsmechanismen untersucht werden, die zu sogenannten maskierten Mykotoxinen führen. Fusarium-Resistenz ist in exotischem Getreide-Zuchtmaterial zwar vorhanden, wird jedoch polygen und quantitativ vererbt. Mit Hilfe von molekularen Markern sollen jene Chromosomenabschnitte identifiziert werden, die einen positiven Resistenzbeitrag liefern. Subtraktive Genbanken und 'DNA-Chips sollten es erlauben, Unterschiede in der Genexpression zwischen Weizensorten, die unterschiedliches Resistenzniveau aufweisen, aufzufinden und somit Kandidaten für Resistenzgene zu identifizieren. Die Anwendung der markergestützten Selektion in der praktischen Resistenzüchtung durch einen Firmenpartner sollte mittelfristig zu einer Verbesserung der Resistenz von Getreide, und somit zu einer Reduktion der Mykotoxinbelastung in Nahrungsmitteln führen.
Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung, Optimierung und Validierung eines normungsfähigen HPLC-Fluoreszenz (FLD) Verfahrens zur quantitativen Analyse von Zearalenon (ZEN) in pflanzlichen Ölen. Ziel des Teilvorhabens (BAM) ist die Entwicklung und Optimierung des HPLC-FLD basierten Analyseverfahren. Kernziel der wiss.-techn. Verfahrensentwicklung ist die Etablierung einer robusten, anwenderfreundlichen Festphasenkartusche (SPE) zur Extraktion und zum clean-up. Als Festphase soll ein für ZEN selektives Hydrazin-funktionalisiertes Polymerharz zum Einsatz kommen, das für diesen Zweck konzipiert, hergestellt und optimiert wird. Arbeitsplanung: Zur Erreichung der Ziele des Teilvorhabens A sind drei Arbeitspakete vorgesehen, die sich mit der (AP 1) Entwicklung eines Hydrazin-funktionalisierten Polymerharzes, (AP 2) mit der entsprechenden SPE-Kartuschen-Entwicklung sowie (AP 3) mit der chem.-analyt. Verfahrensentwicklung beschäftigten. AP 1 bildet die Grundlage der weiteren Arbeiten und wird zusammen mit einem Spezialisten für Festphasen-Entwicklungen (Unterauftrag) durchgeführt. Mit den in AP 2 herzustellenden SPE-Prototypen (500 Stück) werden sowohl die Verfahrensentwicklungen (AP 3) als auch die Validierungsversuche (AP 4 und 5) durchgeführt. Das für Teilvorhaben A abschließende AP 3 beinhaltet chem.-analyt. Verfahrensoptimierungen hinsichtlich Extraktion, clean-up und instrumenteller Analyse. Ergebnisverwertung: Die angestrebte Ergebnisverwertung des Verbundprojektes ist es, das validierte Analyseverfahren als Normentwurf beim DIN mit Ziel dem einzureichen, dieses auch in die europäische Normung zu überführen. In Teilvorhaben A wird eine wissenschaftliche Verwertung sowie ein wiss./wirt. Anschluss angestrebt. Wissenschaftliche Verwertung insbesondere durch Publikation der Ergebnisse in Fachjournalen, den wiss./wirt. Anschluss durch Kooperation mit KMU zur Überführung der SPE-Prototypen zu marktfähigen Produkten.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 24 |
| Land | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 3 |
| Förderprogramm | 21 |
| Gesetzestext | 2 |
| Text | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 4 |
| offen | 21 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 25 |
| Englisch | 9 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 22 |
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| Topic | Count |
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| Boden | 14 |
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| Weitere | 23 |