Im Projekt soll der Einfluß oxydativer Exoenzyme von Pilzen und Mykorrhizen auf den Auf- und Abbau der organischen Bodensubstanz charakterisiert werden. Über die gesamte Dauer des SPP sind zwei Arbeitsetappen geplant. Zuerst werden Primer zum molekularbiologischen Nachweis von Boden- und Mykorrhizapilzen mit Laccase-Genen und zur Analyse der Expression dieser Gene in Böden entwickelt. Um die bodenökologische Aussagekraft der Methode zu gewährleisten, werden Protokolle zur Extraktion von DNA und mRNA aus Böden mit Proben von den SPP-Standorten optimiert und geeicht. In einem zweiten Arbeitsschritt werden die Methoden an den landwirtschaftlichen und forstwirtschaftlichen Böden der SPP-Standorte eingesetzt. Die Ergebnisse von Untersuchungen der Struktur und Funktionen der Pilzpopulationen werden im Zusammenhang mit Analysen anderer SPP-Teilnehmer interpretiert. Dabei sollen insbesondere Daten über Gehalt und Kreislauf der festen und gelösten organischen Bodensubstanz, über Fraktionierung natürlicher Isotope in den Phasen des Kreislaufs sowie über Aufbau- und Abbauvorgänge durch nicht pilzliche Bodenmikroorganismen und durch Bodentiere berücksichtigt werden. Die Beteiligung an Experimenten zum Abbau radioaktiv markierter Streu ist ebenfalls vorgesehen.
Zuckerrüben sind zweijährige Pflanzen, die nach einer längeren Phase niedriger Temperaturen mit dem Schossen beginnen. Damit sind sie für eine Aussaat vor dem Winter ungeeignet. Schossresistente Winterrüben haben theoretisch ein deutlich höheres Ertragspotenzial und könnten so zu einer interessanten Alternative für die Rübenproduktion werden. Neulich wurden von uns zwei wesentliche Schossregulatoren identifiziert (BTC1 und BvBBX19). Vermutlich regulieren beide gemeinsam die Expression der stromabwärts gelegenen Blühgene BvFT1 und BvFT2. In diesem Projekt werden diese Schossregulatoren in Zusammenarbeit mit Projektpartnern im SPP1530 sowohl in Zuckerrübe als auch in transgenen Arabidopsis-Pflanzen funktionell analysiert. Während BTC1-überexprimierende Zuckerrüben mit einer Transgen-Kopie nach Winter schossen, ist in transgenen Pflanzen mit größer als 1 Kopie die BTC1-Expression nahezu vollständig herunterreguliert, so dass diese auch nach Winter nicht schossen. Als Grund vermuten wir Cosuppression des nativen Gens durch die neu hinzugefügten Kopien. Diese Ergebnisse stellen eine gute Grundlage für die Züchtung von Winterzuckerrüben dar. Innerhalb dieses Projektes werden Hybriden erzeugt, die über zwei BTC1- Transgene verfügen und in denen durch Cosuppression die Expression aller BTC1-Kopien stark herunter reguliert wird. Im Folgenden werden diese Hybriden in der Klimakammer, im halboffenen Gazehaus sowie unter Feldbedingungen über Winter angebaut. Parallel dazu werden in einem zweiten Experiment doppelt rezessive btc1 und Bvbbx19 Zuckerrüben mit einer deutlich ausgeprägten Schossverzögerung nach Winter erzeugt. Da diese Pflanzen nicht transgen sind, können sie ohne weiteres von Züchtern genutzt werden. Darüber hinaus ziehen wir Zuckerrüben unter standardisierten Bedingungen in einer Klimakammer an, um aus den Sproßmeristemen RNA zu isolieren. Diese Arbeiten sind Grundlage für ein Phylotranskriptom-Experiment, welches von dem Partner Prof. I. Grosse im Rahmen des SPP 1530 koordiniert wird.
Meeressedimente enthalten schätzungsweise größer als 10^29 mikrobielle Zellen, welche bis zu 2.500 Meter unter dem Meeresboden vorkommen. Mikrobielle Zellen katabolisieren unter diesen sehr stabilen und geologisch alten Bedingungen bis zu einer Million mal langsamer als Modellorganismen in nährstoffreichen Kulturen und wachsen in Zeiträumen von Jahrtausenden, anstelle von Stunden bis Tagen. Aufgrund der extrem niedrigen Aktivitätsraten, ist es eine Herausforderung die metabolische Aktivität von Mikroorganismen unterhalb des Meeresbodens zu untersuchen. Die Transkriptionsaktivität von diesen mikroben kann seit Kurzem metatranskriptomisch untersucht werden, z.B. durch den Einsatz von Hochdurchsatzsequenzierung von aktiv transkribierter Boten-RNA (mRNA), die aus Sedimentproben extrahiert wird. Tiefseetone zeigen ein Eindringen von Sauerstoff bis zum Grundgebirge, welches auf eine geringe Sedimentationsrate im ultra-oligotrophen Ozean zurückzuführen ist. Der Sauerstoffverbrauch wird durch langsam respirierende mikrobielle Gemeinschaften geprägt, deren Zellzahlen und Atmungsraten sehr niedrig gehalten werden durch die äußerst geringe Menge organischer Substanz, die aus dem darüber liegendem extrem oligotrophen Ozean abgelagert wird. Die zellulären Mechanismen dieser aeroben mikroben bleiben unbekannt. Im Jahr 2014 hat eine Expedition erfolgreich Sedimentkerne von sauerstoffangereichertem Tiefseeton genommen. Vorläufige metatranskriptomische Analysen dieser Proben zeigen, dass der metatranskriptomische Ansatz erfolgreich auf die aeroben mikrobiellen Gemeinschaften in diesen Tiefseetonen angewendet werden kann. Wir schlagen daher vor diese Methode mit einem hohen Maß an Replikation, in 300 Proben von vier Standorten, anzuwenden. Dieser Einsatz wird es uns ermöglichen, Hypothesen in Bezug auf zelluläre Aktivitäten unterhalb des Meeresbodens, mit einer beispiellosen statistischen Unterstützung, zu testen.Wir warden den aeroben Stoffwechsel, welcher die langfristige Existenz von Organismen in Tiefseetonen unterstützt, bestimmen, Subsistenzstrategien identifizieren in aeroben und anaeroben Gemeinden unterhalb des Meeresbodens, und extrazelluläre Enzyme und ihr Potenzial für den organischen Substanzabbau charakterisieren. Die folgenden Fragen werden damit beantwortet: Wie das Leben im Untergrund über geologische Zeiträume unter aeroben Bedingungen überlebt? Was die allgegenwärtigen und einzigartigen Mechanismen sind, die langfristiges Überleben in Zellen unter aeroben und anaeroben Bedingungen fördert? Was die Auswirkungen von Sedimenttiefe und Verfügbarkeit von organischer Substanz auf die mikrobielle Produktion von extrazellulären Hydrolasen unter aeroben und anaeroben Bedingungen sind? Dies wird sowohl ein besseres Verständnis dafür liefern, wie mikrobielle Aktivitäten unterhalb des Meeresbodens verteilt sind und was ihre Rolle in biogeochemischen Zyklen ist, als auch wie das Leben über geologische Zeiträume unter extremer Energiebegrenzung überlebt.
Die im Rahmen dieses Projektes durchzuführenden Untersuchungen zu bakteriellen Populationsstrukturen sind eine wichtige Grundlage für die anderen Teilprojekte. Es handelt sich hierbei zum Teil um sehr arbeits- und zeitaufwendige Routinearbeiten. Im Gegensatz zu den Nitrifikanten, bei denen physiologische Eigenschaften und die Zugehörigkeit zu phylogenetischen Taxa korrelieren und zu deren Nachweis bereits ein umfangreicher Satz gruppenspezifischer, rRNS-gerichteter Oligonukleotidsonden vorliegt, handelt es sich bei den Denitrifikanten um eine phylogenetisch äußerst heterogene Gruppe. Mit Hilfe molekularbiologischer Techniken sollen erstmals grundlegende, strukturelle und physiologische Eigenschaften von Denitrifikanten aus Abwasserreinigungsanlagen kultivierungsabhängig untersucht werden. Die so gewonnenen Kenntnisse bilden die Grundlage für eine zielgerichtete Optimierung von Leistung und Stabilität denitrifizierender Anlagen.
We will compare the role of an RNA-binding protein in floral transition in Arabidopsis thaliana and Hordeum vulgare. The RNA-binding protein AtGRP7 promotes floral transition mainly by downregulating the floral repressor FLC via the autonomous pathway. Based on our observation that AtGRP7 affects the steady-state abundance of a suite of microRNA precursors, we will globally compare the small RNA component of the transcriptome during FTi regulation in wild type plants and AtGRP7 overexpressors by deep sequencing. This will extend the knowledge on small RNAs associated with floral transition and provide insights into the regulatory network downstream of this RNA-binding protein. Further, we will address the question how AtGRP7 orthologues function in crop species lacking FLC homologues. A barley line with highly elevated levels of the AtGRP7 orthologue HvGR-RBP1 shows accelerated FTi and preanthesis development when compared to a near-isogenic parent with very low expression of this gene. We will characterize in detail flowering of this line with respect to different photoperiods and its vernalization requirement. We will employ a TILLING approach to further delineate the function of HvGR-RBP1 in flowering. A candidate gene approach to identify downstream targets will provide insights into the signaling pathways through which HvGR-RBP1 influences FTi. This project contributes to the development of a functional cross-species network of FTi regulators, the major strategic aim of the SPP.
Das Grundstück der ehemaligen Stralauer Glashütte (Fläche 36.000 m²) befindet sich im westlichen Bereich der Halbinsel Stralau im Bezirk Friedrichshain-Kreuzberg. Der nördliche Teil des Grundstücks grenzt unmittelbar an die westliche Rummelsburger Bucht. Von 1889 bis 1996 wurde am Standort ein Glaswerk zur Hohlglasherstellung betrieben. Das Grundstück liegt in einem Wohngebiet und ist durch öffentliche Straßen erschlossen. Im Zuge der über einhundertjährigen industriellen Nutzung des Grundstücks wurden in erheblichem Umfang Schadstoffe in den Untergrund eingetragen. Hauptkontaminanten sind Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW), polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), aromatische Kohlenwasserstoffe (AKW) sowie Alkyl- und Chlorphenole. Die Bodenverunreinigungen konzentrieren sich auf lokale Belastungsschwerpunkte. Begünstigt durch einen geringen Flurabstand sind zusätzlich erhebliche Grundwasserverunreinigungen zu verzeichnen. Die Schadstofffahne erstreckt sich über die Grundstücksgrenze hinaus. In der Tabelle sind die im Rahmen der Erkundungs- bzw. Sanierungsmaßnahmen festgestellten Maximalkonzentrationen (Boden und Grundwasser) zusammengestellt. Bodenluft (mg/kg TM) Grundwasser (µg/l) MKW 170.000 MKW 4.500 PAK 7.000 PAK 500 AKW 25 AKW 2.400 Alkylphenole 5.000 Alkylphenole 400.000 Chlorphenole 180 Chlorphenole 1.400 Seit der Übernahme des Grundstücks durch die Wasserstadt GmbH (als treuhändischer Entwicklungsträger des Landes Berlin) im Jahr 1996 wurden auf dem Gelände umfangreiche Sanierungsmaßnahmen durchgeführt. Im Anschluss an die Erkundung der Boden- und Grundwasserverunreinigungen fand ein Monitoring des Grundwassers statt. Das Messstellennetz umfasste 25 Grundwassermessstellen auf dem Grundstück und im Abstrom. Neben der Tiefenenttrümmerung im Bereich ehemaliger Bauwerke wurden insgesamt ca. 5.400 t Boden als gefährlicher Abfall im Bereich des ehemaligen Hafenbeckens ausgehoben und ordnungsgemäß entsorgt. Im Herbst 2004 erfolgte ein Bodenaushub mittels überschnittener Großlochbohrungen im zentralen Grundstücksbereich einschließlich der Entsorgung von rund 2.600 t gefährlichem Abfall. Nach Abschluss der Bodenaustauschmaßnahmen fanden im Jahr 2006 Grundwasseruntersuchungen sowie Labor- und Feldversuche zur Vorbereitung einer Grundwassersanierung statt. In den Jahren 2007 bis 2009 erfolgten mehrere Stufen einer kombinierten „chemisch-biologischen in-situ-Sanierung“. Die Entwicklung der Grundwasserqualität wurde parallel mindestens zwei Mal jährlich an bis zu 30 Grundwassermessstellen im Rahmen eines Grundwassermonitorings überwacht. Die nochmalige Erweiterung des Grundwassermessstellennetzes im Jahr 2009 soll qualitativ hochwertige Aussagen zur künftigen Schadstoffentwicklung im Grundwasser sicherstellen. Der ehemalige Sanierungsbereich mit den dort befindlichen Grundwassermessstellen war aufgrund umfangreicher Erschließungs- und Instandsetzungsarbeiten rund um den früheren sogenannten Flaschenturm seit dem Frühjahr 2010 nur eingeschränkt zugänglich. Nach Abschluss dieser Baumaßnahme wird das Grundwassermonitoring ab Herbst 2012 wieder regulär, jedoch nur noch einmal jährlich, fortgesetzt. Weiterhin wurde im Jahr 2012 der Boden im Bereich nördlich des ehemaligen Jugend-Freizeit-Schiffes mittels Großlochbohrverfahren ausgehoben und ca. 4.000 t Boden als gefährlicher Abfall entsorgt. Zur Bauvorbereitung wurden im Bereich des ehemaligen Hafenbeckens erneut zwei kleinflächige Schwerpunktbereiche mittels Bodenaushub in einer offenen Baugrube sowie im Schutze eines Verbau-Systems in 2016 saniert. Dabei wurden insgesamt weitere 1.000 t Boden als gefährlicher Abfall entsorgt. In Folge der baulichen Entwicklung des Gesamtstandortes durch die Errichtung von Neubauten mussten einige Grundwassermessstellen an anderer Stelle neu errichtet werden. Das Messstellennetz umfasste 40 Grundwassermessstellen auf dem Grundstück und im Abstrom, von denen aktuell 32 Messstellen noch genutzt werden. Das Grundwassermonitoring wurde bis 2021 einmal jährlich fortgesetzt. Im Ergebnis einer Machbarkeitsstudie zum Umgang mit dem im Zentralbereich noch vorhandenen Belastungen im Untergrund werden seit Anfang 2021 Erkundungen zur Prüfung von MNA/ENA-Maßnahmen (Monitored Natural Attenuation/ Enhanced Natural Attenuation) im Bereich des Abstroms vorbereitet und durchgeführt. Hierzu werden diverse Feld- und Laboruntersuchungen (u.A. in-situ Grundwasserprobenahme) in mehreren Erkundungsstufen durchgeführt. In diesem Zusammenhang wird auch temporär die Anzahl der Monitoringkampagnen ab 2022 auf 2 Kampagnen jährlich verdichtet. Die Kosten für die Umsetzung der Sanierungsmaßnahmen belaufen sich bislang auf ca. 4,3 Mio. €. Nach Abschluss der Sanierungsmaßnahme wurde der Standort und sein Umfeld erschlossen und gestaltet. (Straßenbau inkl. Versorgungsleitungen; öffentliche Grünanlagen und Spielplätze, Durchwegungen und Endausbau des Uferwanderwegs). Von Frühjahr 2011 bis Anfang 2012 wurden Teile der Uferbefestigung erneuert. Die neuen Town-Houses in Ufernähe und die Sanierung bzw. Umgestaltung des ehemaligen Flaschenturms zum Wohngebäude wurden bis Mitte 2015 fertiggestellt. Weiterhin wurden im Zeitraum 2013 bis 2015 Wohnhäuser entlang der Glasbläserallee sowie Am Fischzug und der Krachtstraße errichtet. Im nördlichen Teil der Glasbläserallee sind bis Ende 2020 weitere Wohngebäude entstanden. Im südlichen Teil der Glasbläserallee, unterhalb der ehemaligen Maschinenschlosserei, erfolgt seit 2021 die Errichtung von weiteren Wohngebäuden. Daneben erfolgt die Entwicklung von Gewerbeflächen entlang der Kynaststraße.
Der Stoffaustausch zwischen Pilz und Pflanze stellt eine Hauptfunktion der Ektomykorrhizasymbiose dar. Wie er ermöglicht und kontrolliert wird soll im Rahmen dieses Projekts am Beispiel des Stickstoffs untersucht werden. Für den Pilz ergibt sich in der Symbiose die Notwendigkeit, die jeweilige Umgebung zu unterscheiden, da beispielsweise Aminosäuren von den Bodenhyphen aufgenommen und dann von den Hyphen des Hartigschen Netzes an die Pflanze abgegeben werden. Beide Hyhentypen unterscheiden sich in ihrem Stickstoffversorgungsstatus. Während dieser für Bodenhyphen niedrig ist, ist er in den Hyphen des symbiontischen Organs hoch, wie von uns anhand der Expression eines stickstoffabhängig regulierten Aminosäuretransportergens gezeigt wurde. In dem vorgeschlagenen Projekt soll daher unsere Hypothese, dass der durch Glutamin regulierte Stickstoffstatus der Hyphen ein wichtiges Element zur Steuerung der Aminosäureaufnahme bzw. -Abgabe in Ektomykorrhizapilzen ist, überprüft werden. Dazu soll die Glutaminsynthetase von Amanita muscaria mittels Antisense-RNA Technik inaktiviert werden, um so in den Hyphen des Pilz/Pflanze-Interfaces einen Stickstoffmangel zu simulieren. Anschließend soll die Auswirkung dieser Mutation auf die Stickstoffversorgung mykorrhizierter Pflanzen untersucht werden.
Totholzstämme repräsentieren eine kohlenstoff- (C) und energiereiche aber zugleich stickstoff-(N)arme Ressource in Waldökosystemen. Biologische N2-Fixierung durch freilebende diazotrophe Mikroorganismen trägt zur N-Anreicherung im Totholz bei. Über die Funktion der Diazotrophen für die N-Versorgung von totholzbewohnenden Organismen und für den Totholzabbau ist bislang wenig bekannt. In den Biodiversität-Exploratorien existieren unterschiedliche Bedingungen für diazotrophe Mikroorganismen durch Totholzstämme von 13 Baumarten, die im BeLongDead-Experiment auf 30 Flächen exponiert sind. Ein Ziel des Projektantrags ist den Beitrag der N2-Fixierung zur N-Anreicherung zu quantifizieren und die aktiven diazotrophen Gemeinschaften in den Totholzstämmen des BELongDead-Experiments zu identifizieren. Ein weiteres Ziel ist die experimentelle Überprüfung von Einflussfaktoren auf die N2-Fixierung, Quantität und Diversität der aktiven diazotrophen Gemeinschaft und auf den Transfer von fixierten N zu holzabbauenden Mikroorganismen. Unsere Hypothesen sind, (1) N2-Fixierungsrate und Diversität von Diazotrophen im Totholz unterscheiden sich zwischen den 13 Baumarten, der Intensität des Forstmanagements und den Exploratorien, (2) diazotrophe Gemeinschaften und N2-Fixierung unterscheiden sich entlang des radialen Gradienten in den Totholzstämmen von außen nach innen, (3) Diversität und Aktivität von Diazotrophen und holzabbauenden Pilzen sind stark assoziiert aufgrund ihrer gegenseitigen Abhängigkeit von C und N Ressourcen. Die letztere Beziehung moduliert die Aktivität und Zusammensetzung von diese Gemeinschaften im initialen und forstgeschrittenen Abbaustadium. Ferner testen wir die Hypothese, dass (4) externe N-Quellen die N2-Fixierung und die Quantität von Diazotrophen reduzieren. Zur Überprüfung der Hypothesen werden wir innovative und etablierte Methoden sowie Felduntersuchungen und Laborexperimente kombinieren. N2-Fixierungsraten werden mit dem 15N2 Ansatz und die funktionellen nifH-Gene mit spezifischer quantitativer PCR und Amplicon-Sequenzierung bestimmen. Struktur und Aktivität der diazotrophen Gemeinschaft werden mit einer Bromodeoxyuridintrennung sowie dem Stabilen Isotopen Beprobungsansatz (SIP) von 15N-markierter RNA analysiert, und beide Ansätze mithilfe der Amplicon-Sequenzierung kombiniert. Schließlich wird der Einfluss verschiedener Einflussfaktoren Parameter auf die Struktur und Aktivität der diazotrophen Gemeinschaft untersucht. Unsere Expertisen ermöglichen es die Wechselwirkungen zwischen N2-Fixierung, Abundanz und Diversität der Diazotrophen und kontrollierenden Faktoren für den Totholzabbau neu zu bewerten. Durch die Zusammenarbeit in einem koordinierten und vollständig replizierten Experiment mit 30 Waldökosystemen erwarten wir belastbare Ergebnisse mit großer wissenschaftlicher Bedeutung und Nutzen für die Totholzforschung.
Die Kopplung zwischen drei dominanten Gruppen von Bodenbakterien (Acidobacteria, Actinobacteria, Alphaproteobacteria), Pflanzen, Bodenbedingungen und Landnutzung soll aufgeklärt werden. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf (1) die Dynamik der funktionellen Kopplung zwischen aktiven Rhizosphärenbakterien und Pflanzen, (2) die spezifischen Funktionen von individuellen Bakterien beim Abbau von Wurzelexsudaten, Pflanzenstreu und Tierkadavern/Dung sowie (3) der zeitlichen Stabilität von mikrobiellen Gemeinschaften in der Rhizosphäre und nicht-durchwurzeltem Boden der Exploratorien. Die funktionelle Koppelung der Bakterien über den Kohlenstofffluss soll zeitlich hochaufgelöst mittels 13C-Pulsmarkierung von Wurzelexsudaten durch Captured RNA Isotope Probing (CARIP), sowie durch den Vergleich der Exsudatprofile mit der Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaften mittels Hochdurchsatzsequenzierung aufgeklärt werden. Die individuelle funktionelle Rolle der Bakterien wird anhand der Aufnahme 13C-markierter Substrate mit nachfolgender Identifizierung der aktiven Phylotypen durch Stabile Isotopenbeprobung von RNA (SIP) sowie metagenomische und metatranskriptomische Ansätze untersucht. Die kurzfristigen Veränderung in der Zusammensetzung der Rhizosphärenbakterien und die jeweiligen Einflussgrößen werden analysiert. Langfristigere Effekte werden anhand von Hochdurchsatzsequenzierungen von 3 Probensätzen, die einen Zeitraum von 6 Jahren abdecken, ermittelt. Dies bietet die Gelegenheit, langfristigere Trends mit Änderungen in den Umweltparametern und in der Landnutzung zu analysieren.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 240 |
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| Wissenschaft | 1 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 238 |
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| License | Count |
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