Wie neuere Forschungen gezeigt haben, ist der Raum an der Ostkueste des Bundesstaates Quintana Roo/Mexico und das Gebiet westlich des Grenzflusses (Rio Hondo) zu Belize von zwei grundlegenden Problemrahmen bestimmt. 1) Offenbar wird die gegenwaertige Umwelt durch sehr junge geotektonische und geomorphologische Veraenderungen und Prozesse bestimmt, die sich an einer alten geologischen Stoerungslinie orientieren. 2) Der Einfluss des rodenden und siedelnden Menschen ueberpraegt diese natuerliche Grundstruktur wesentlich. Er rodet den tropischen Regenwald und veraendert die Lagunen und kleinen Seen nachhaltig. Das sind sowohl der sich ausweitende Anbau von Zuckerrohr, wie auch die Ejido-Politik der Regierung mit ihren grosszuegigen Ansiedlungen, als auch die ersten Auswirkungen eines (noch) Lokaltourismus in der Naehe der Bundeshauptstadt Chetumal. In diesem Zusammenhang sind Kartierungen der geomorphologischen Verhaeltnisse, der Dokumentation der Konfiguration und Genese der Lagunen und Seen vorgesehen, wie auch die Analyse des juengsten Kulturlandschaftswandels in den Rodungszonen des Rio-Hondo-Gebietes.
Das Forschungsprojekt zielt auf eine geographische Erfassung von Zuckerrohranbau und -verarbeitung im weltweiten Ueberblick. Es werden insbesondere die Anpassung an die oekologischen Gegebenheiten, die fuer Zuckerrohranbau und -verarbeitung charakteristischen Sozialstrukturen und die Abhaengigkeit des Zuckerrohranbaus vom Produktionsziel und von den weltwirtschaftlichen Verknuepfungen der Produktionslaender untersucht.
Hochbelastete Zuckerrohrabwaesser werden isoliert und mit entsprechenden Bindemitteln zu neuen Werkstoffen, neues Futtermittel und neuen Kopfduenger verarbeitet.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Das Projekt OptiMi zielt darauf ab, hochwertige Reststoffe der Lebensmittelindustrie zu nutzen, um daraus über einen Fermentationsprozess Milchsäure zu erzeugen. Milchsäure kann als Ausgangsprodukt in verschiedensten Prozessen eingesetzt werden. Dazu zählen unter anderem die Verwendung als Monomer für die Herstellung des biologisch abbaubaren Kunststoffes PLA oder die Verwendung in der Pharmazie. Im Gegensatz zur energetischen Nutzung der Reststoffe in einer Biogasanlage, stellt die Fermentation zur Milchsäuregewinnung einen Prozess mit deutlich höherem Wertschöpfungsniveau dar. Ein weiterer Vorteil der Nutzung von Reststoffen ist, dass diese nicht extra für die Fermentation angebaut werden, wie es beispielsweise bei der Verwendung von Zuckerrohr für die Milchsäureproduktion in Asien der Fall ist. Damit kann das Ökosystem in den Anbauregionen entlastet werden und die ressourcenschonende und nachhaltige wirtschaftsweise der deutschen Bioökonomie gestärkt werden.
Kurzinformation des wissenschaftlichen Dienstes des Deutschen Bundestages. 3 Seiten. Auszug der ersten drei Seiten: Wissenschaftliche Dienste Kurzinformation Einzelfragen zur Photosynthese von C3- und C4-Pflanzen 1. C3- und C4-Pflanzen „C3-Pflanzen betreiben unter normalen Temperatur- und Lichtverhältnissen Photosynthese. Bei heißem und trockenem Wetter schließen sich die Spaltöffnungen, wodurch die Photosynthese- leistung sinkt. Bei normalen Temperatur- und Lichtverhältnissen ist der Grundtypus der Photosynthese, der in den sogenannten C3-Pflanzen stattfindet, am effektivsten. Bei heißem und trockenem Wetter schließen sich jedoch die Spaltöffnungen. Dann sind C4- bzw. CAM-Pflanzen im Vorteil. Bei C3-Pflanzen wird CO2 im Calvin-Zyklus bei der RuBisCO-Reaktion an Ribulose-1,5-bisphos- phat fixiert. Dabei entsteht eine instabile Zwischenstufe, die in zwei stabile Moleküle 3-Phospho- glycerat (3-PGA) zerfällt. 3-PGA ist aus drei Kohlenstoffatomen aufgebaut, daher der Name C3- Pflanzen. 3-PGA wird im Calvin-Zyklus weiter umgesetzt. Der überwiegende Teil höherer Pflanzen gehört zu den C3-Pflanzen. Um sich an Standort- bzw. Klimabedingungen optimal anzupassen, haben sich zudem besondere Formen der CO2-Fixierung entwickelt (C4- und CAM-Pflanzen).“ BMBF (2019). C3-Pflanzen. https://www.pflanzenforschung.de/index.php?cID=7812 „C4-Pflanzen binden CO2 besser als C3-Pflanzen. Sie haben sich an wärmere Regionen mit höhe- rer Lichteinstrahlung, also tropisches und subtropisches Klima angepasst. Normalerweise schließen Pflanzen bei hoher Umgebungstemperatur ihre Stomata, um Wasserver- luste durch Transpiration in Grenzen zu halten. Dadurch wird allerdings die Aufnahme von CO 2 für die Photosynthese erschwert. C4-Pflanzen haben daher einen Mechanismus entwickelt, um selbst geringste Mengen CO2 nutzen zu können. Im Gegensatz zu C3-Pflanzen besteht das erste Zwischenprodukt der Photosynthese bei C4-Pflan- zen – Oxalacetat - aus vier Kohlenstoff-Atomen. Mithilfe des Enzyms PEP-Carboxylase wird CO2 besonders effektiv gebunden. WD 8 - 3000 - 126/19 (26.09.2019) © 2019 Deutscher Bundestag Die Wissenschaftlichen Dienste des Deutschen Bundestages unterstützen die Mitglieder des Deutschen Bundestages bei ihrer mandatsbezogenen Tätigkeit. Ihre Arbeiten geben nicht die Auffassung des Deutschen Bundestages, eines sei- ner Organe oder der Bundestagsverwaltung wieder. Vielmehr liegen sie in der fachlichen Verantwortung der Verfasse- rinnen und Verfasser sowie der Fachbereichsleitung. Arbeiten der Wissenschaftlichen Dienste geben nur den zum Zeit- punkt der Erstellung des Textes aktuellen Stand wieder und stellen eine individuelle Auftragsarbeit für einen Abge- ordneten des Bundestages dar. Die Arbeiten können der Geheimschutzordnung des Bundestages unterliegende, ge- schützte oder andere nicht zur Veröffentlichung geeignete Informationen enthalten. Eine beabsichtigte Weitergabe oder Veröffentlichung ist vorab dem jeweiligen Fachbereich anzuzeigen und nur mit Angabe der Quelle zulässig. Der Fach- bereich berät über die dabei zu berücksichtigenden Fragen.[.. next page ..]Wissenschaftliche Dienste Kurzinformation Seite 2 Einzelfragen zur Photosynthese von C3- und C4- Pflanzen C4-Pflanzen können bei hoher Lichteinstrahlung und hoher Temperatur in kürzerer Zeit mehr Biomasse aufbauen als C3-Pflanzen. Entsprechend sind C4-Pflanzen vorwiegend an trockenen Standorten zu finden. Vor allem Gräser und Nutzpflanzen, wie Amarant, Hirse, Mais und Zucker- rohr nutzen die C4-Photosynthese.“ BMBF (2019). C4-Pflanzen. https://www.pflanzenforschung.de/index.php?cID=7812 2. Vorkommen der C4-Photosynthese im Pflanzenreich „Nur etwa drei Prozent der heute lebenden Gefäßpflanzen betreiben C4-Photosynthese. Da diese jedoch so effizient ist, machen sie ungefähr 25 Prozent der gesamten, auf dem Land betriebenen Photosyntheseleistung aus. Bekannte C4-Pflanzen sind Mais, Zuckerrohr, Amarant, Hirse und Chinaschilf. Die meisten gehören zu den Gräsern, gefolgt von Seggen. Doch auch bei einer Reihe von Zweikeimblättrigen gibt es diesen Stoffwechselweg, insbesondere bei den Fuchsschwanzge- wächsen und anderen Nelkenartigen, bei Wolfsmilchgewächsen und vereinzelt bei Windenge- wächsen und Korbblütlern. C4-Pflanzen wachsen schneller als C3-Pflanzen, bilden also in kürze- rer Zeit mehr Biomasse, was ihren landwirtschaftlichen Nutzen gegenüber anderen Pflanzen er- höht. Die C4-Photosynthese ist aus evolutionsbiologischer Sicht der jüngere und modernere Pho- tosynthesetyp. Die C3-Photosynthese gibt es schon seit über zwei Milliarden Jahren. Die C4-Pho- tosynthese hat sich erst vor 30 Millionen Jahren entwickelt. (…) Das Enzym Ribulose-1,5-bisphosphat-carboxylase/oxygenase (RuBisCO) ist dafür verantwortlich, dass alle photosynthetisch aktiven Pflanzen Kohlenstoffdioxid aufnehmen können, weshalb es vermutlich das mengenmäßig häufigste wasserlösliche Protein der Erde ist. C4-Pflanzen können mit viel weniger RuBisCO genau so viel Kohlenstoff aus der Luft fixieren wie C3-Pflanzen. So bleibt ihnen mehr Energie zum Wachsen.“ BMBF (2013). Die Evolution von C4-Pflanzen vorhersagen. Kann man C3-Pflanzen in C4-Pflanzen umzüchten? https://www.pflanzenforschung.de/de/journal/journalbeitrage/die-evolution-von-c4- pflanzen-vorhersagen-kann-man-c3-p-10069 C4-Pflanzen sind bei Wasserknappheit, hohen Temperaturen und Sonneneinstrahlung C3-Pflan- zen in ariden Klimazonen überlegen. So betreiben etwa 70 Prozent aller im Death-Valley-Natio- nalpark lebenden Arten eine C4-Photosynthese. Der Großteil aller C4-Gräser wächst in Regionen mit weniger als 30 Grad geographischer Breite. Seltener sind sie in kalten Regionen zu finden, wie z. B. in der borealen Zone zwischen dem 50. und 65. Breitengrad und in großen Höhenlagen. Es gibt einige kältetolerante C4-Pflanzen, die Frost sowie winterliche Temperaturen (−20 °C) überstehen können, beispielsweise C4-Gräser in den Anden. Vergleiche dazu: Rowan F. Sage, Ferit Kocacinar, David S. Kubien: C4 photosynthesis and tempe- rature. In: Raghavendra, Sage (Hrsg.): C4 photosynthesis and related CO2 concentrating mecha- nisms. 2011, S. 161–195. Fachbereich WD 8 (Umwelt, Naturschutz, Reaktorsicherheit, Bildung und Forschung)[.. next page ..]Wissenschaftliche Dienste Kurzinformation Seite 3 Einzelfragen zur Photosynthese von C3- und C4- Pflanzen Unklar ist, warum es - bis auf ein paar wenige Ausnahmen - keine Bäume mit einer C4-Photosyn- these existieren. Rowan F. Sage schreibt dazu in einem Aufsatz aus dem Jahr 2017: "For reasons that are not fully understood, the C4 pathway is absent in trees, with the exception of a few rare species in Hawaii." Auf Hawaii existieren demnach nur vier Arten, darunter Euphorbia olowaluana (bis 10 m) und E. herbstii (bis 8 m). Euphorbia olowaluana wächst in trockenen Wäldern auf Hawaii, bildet aber kein dichtes Blätterdach. E. herbstii wächst größtenteils als Baum im Unterholz anderer Bäume und verfügt über eine ausgezeichnete Schattentoleranz. Vergleiche dazu: Rowan F. Sage: A portrait of the C4 photosynthetic family on the 50th anniver- sary of its discovery: species number, evolutionary lineages, and Hall of Fame. In: Journal of Ex- perimental Botany. Band 68, Nr. 2, 2017, S. e12–e13, https://academic.oup.com/jxb/ar- ticle/68/2/e11/2932223 ) *** Fachbereich WD 8 (Umwelt, Naturschutz, Reaktorsicherheit, Bildung und Forschung)
Abiotische Stressfaktoren tragen maßgeblich dazu bei, dass Pflanzen ihr genetisches Potenzial zur Erzielung der gewünschten Produktivität nicht ausschöpfen können. Aufgrund der wachsenden Bedrohung für die Nahrungssicherheit durch den menschengemachten Klimawandel und die Umweltzerstörung wird abiotische Stresstoleranz für die Optimierung von Nutzpflanzen immer bedeutender. Neben den derzeitigen Zuchtverfahren zur Erhöhung der Nahrungssicherheit sind dringend schnellere Optimierungsprogramme für Nutzpflanzen nötig, z. B. moderne biotechnologische Instrumente zur Entwicklung neuer, vielfältiger Stressreaktionen. Weizen ist für ein Drittel der Weltbevölkerung eine der wichtigsten Getreidearten. Ertrag und Qualität werden von abiotischen Stressfaktoren, insb. Dürre (in Kombination mit Hitze) und Salzhaltigkeit, stark beeinträchtigt. In einer früheren Studie stellten wir fest, dass Erianthus arundinaceus, eine Wildart des Zuckerrohrs, bei Dürre eine höhere Hsp70-Genexpression zeigte, die mit Zunahme des Stresses durch die Dürre anstieg. Die Hsp70-Expression korrelierte mit der Dürretoleranz bei E. arundinaceus. Wir isolierten das Hsp70-Gen aus E. arundinaceus und überexprimierten es in Zuckerrohr, was die kortikale Aktinanreicherung steigerte, wodurch sich mittels Zellmembranstabilität ineinandergreifende marginale Lappen (IML) und abiotische Stresstoleranz in Zuckerrohr bildeten (Augustine et al., 2015a, 2015b). Das Hsp70-Ortholog von dürreresistentem E. arundinaceus, das durch den dürreresponsiven Ubiquitin-Promotor (Ubi 2.3) von Porteresia coarctata gesteuert wird, hat in Zuckerrohr eine fast 2000-fache Hsp70-Expression eingeleitet. Das aktuelle Projekt wurde aufgrund der Bedeutung von Weizen und der Probleme, die durch Verbesserungsstrategien für die Entwicklung multipler Stresstoleranzen in Einzelpflanzenarten entstehen, konzipiert. Aufgrund unserer vielversprechenden vorherigen Ergebnisse besteht das Ziel dieses Projekts in 1) der Identifizierung und Isolierung des stressresponsiven Promotors (Ubi 2.3) und Hsp70-Orthologs von dürreresistentem Weizen und Sorghumgenotypen; 2) der Identifizierung der physiologischen und molekularen Rolle von Aktin bei Stresstoleranz; 3) der Analyse der IML-Bildung und der Hsp70-Expression in Hsp70-Spendergenotypen; 4) der Bestimmung, ob die Überexpression von Hsp70 in Weizen als Reaktion auf die Dürretoleranz zu Aktinpolymerisation und IML-Bildung auf der Zellmembran führt; 5) der Analyse der Effekte der Hsp70-Überexpression in Weizen; und 6) der Validierung der IML-Selektionsmarker zur Identifizierung von stresstoleranten Pflanzen. Ferner nehmen wir an, dass Aktin eine zentrale Rolle bei Dürrestresstoleranz spielt und Hsp70-vermittelte kortikale Aktinanreicherung, die zu IML-Bildung und Stresstoleranz mittels Membranstabilisierung führt, ein Mechanismus zur abiotischen Stresstoleranz ist, der sich evtl. zur Steigerung der Toleranz von einkeimblättrigen Nutzpflanzen gegenüber Dürren und Salzhaltigkeit eignet.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 132 |
| Europa | 1 |
| Kommune | 1 |
| Land | 1 |
| Weitere | 2 |
| Wissenschaft | 25 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 8 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 59 |
| Gesetzestext | 8 |
| Text | 65 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 12 |
| Offen | 59 |
| Unbekannt | 63 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 124 |
| Englisch | 16 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 63 |
| Bild | 1 |
| Datei | 64 |
| Dokument | 64 |
| Keine | 42 |
| Webseite | 28 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 82 |
| Lebewesen und Lebensräume | 134 |
| Luft | 60 |
| Mensch und Umwelt | 134 |
| Wasser | 61 |
| Weitere | 126 |