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Die Rolle von Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau

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.

Auswirkungen von Trockenheit und erhöhtem CO2 auf die Blattrollkrankheit der Weinrebe: Eine Untersuchung der Interaktionen zwischen Pflanze, Vektor und Virus

In Zeiten des Klimawandels wird die Pflanzengesundheit durch kombinierten Stress durch abiotischen, klimawandelbedingten Faktoren und biotischem Faktoren durch Schädlinge und Krankheitserreger beeinträchtigt. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Auswirkungen abiotischer, klimawandelbedingte Stressfaktoren, wie z. B. erhöhtem atmosphärischen CO2-Gehalt (eCO2) und Trockenstress, auf die Interaktion zwischen Weinreben, Blattrollviren (GLRaV), und virusübertragenden Schmierläusen zu untersuchen. GLRaV, insbesondere GLRaV-3, verändert die CO2-Assimilation, die Wassernutzungseffizienz sowie die primären und sekundären Stoffwechselprodukte der Pflanze, was letzendlich zu Ertragsminderungen, verzögerter Fruchtreife und schlechter Traubenqualität führt. Das Virus wird durch infiziertes Vermehrungsmaterial und phloemsaugende Insekten, wie z. B. Schmierläuse, verbreitet. Es ist bekannt, dass eCO2- und Wasserstress einen erheblichen Einfluss auf die Pflanzenphysiologie und die Schädlingsbekämpfung haben kann. Außerdem weiß man, dass Pflanzenviren biotischen Stress für die Pflanzen verursachen und das Verhalten der Virusvektoren verändern können. Gleichzeitig werden Viren von denselben klimawandelbedingten abiotischen Stressfaktoren beeinflusst, wie die anderen Mitglieder des Ökosystems. Es gibt nur sehr wenige Studien über die Auswirkungen des Klimawandels auf Virusinfektionen auf Weinreben und keine einzige über die Auswirkungen auf Schmierläuse als Virusvektoren. Schlussfolgerungen aus anderen Pathosystemen zu ziehen, gestaltet sich schwierig, da die Auswirkungen von abiotischem, klimawandelbedingtem Stress oft artspezifisch sind. Bisher hat sich die Forschung vor allem mit den Wechselwirkungen einzelner Klimawandelparameter mit Pflanzen, Insekten oder Krankheitserregern befasst. Um die Wechselwirkungen zwischen mehreren Stressoren und die komplexen Beziehungen zwischen Pflanzen, Krankheitserregern und Vektoren zu verstehen, sind breitere Forschungsansätze nötig. Nur so können wirksame Anpassungsstrategien entwickelt werden um Pflanzen in der Zukunft gesund und produktiv zu halten. Im Rahmen des Projekts werden eine Reihe von Experimenten durchgeführt, bei denen Weinreben zwei Klimawandelparametern (Wasserstress + CO2) in Kombination mit biotischem Stress durch eine GLRaV-3-Infektion ausgesetzt werden. Untersucht werden die Mechanismen (Genexpression) und die Auswirkungen auf die Pflanzen (Aminosäuren, Phenole, C/N, Zucker, Chlorophyll) und den Insektenvektor (Fressverhalten, Fitness), zusätzlich zu klassischen Übertragungsexperimenten mit GLRaV. Die Forderung nach multifaktoriellen Stress-Experimenten wird seit Jahrzehnten erhoben. Diese Experimente sind ehrgeizig und komplex, aber sie sind der notwendige nächste Schritt, um Erkenntnisse über die zukünftige Entwicklung der Blattrollkrankheit zu gewinnen.

DAM Schutz und Nutzen-2: Konzepte zur Reduzierung der Auswirkungen anthropogener Drücke und Nutzungen auf marine Ökosysteme und die Artenvielfalt, Vorhaben: Entwicklung von Indikatoren zur Gesundheit bei Meeressäugern und ihre Weiterentwicklung zur Bewertung anthropogener Einflüsse

Geflügelpest: Weniger Nachweise, aber keine Entwarnung

Die Klassische Geflügelpest (hochpathogene Aviäre Influenza oder HPAI) breitet sich in Rheinland-Pfalz deutlich langsamer, aber nach wie vor weiter aus. Inzwischen gibt es gesicherte Nachweise des Landesuntersuchungsamtes (LUA) bei 95 Wildvögeln und aktuell bei Gänsen und Enten in einem Geflügelbetrieb im Zuständigkeitsgebiet des Veterinäramts des Rhein-Pfalz-Kreises. Um eine weitere Ausbreitung zu verhindern, wurden nach Angaben der Kreisverwaltung alle knapp 100 Gänse und Enten in diesem Bestand getötet. Die Behörde weist außerdem darauf hin, dass angesichts des aktuellen Seuchengeschehens eine bis zum 16. Dezember verlängerte Aufstallpflicht für Geflügel gilt - im Rhein-Pfalz-Kreis sowie in den kreisfreien Städten Ludwigshafen, Speyer und Frankenthal. Die Folge des an HPAI frisch erkrankten Kranichzugs war ein hoher Viruseintrag in die Umwelt und in die standorttreue Wasservogelpopulation in Rheinland-Pfalz. Das LUA weist die Geflügelpest jetzt vor allem bei tot gefundenen Graureihern, Wildgänsen oder Schwänen nach. Das Problem: Das Virus der Klassischen Geflügelpest kann sowohl in Gewässern als auch im Wassergeflügel länger überleben, insbesondere in Enten. Die über längere Zeit Virus-belasteten Gewässer sind eine Infektionsquelle für andere Wasservögel. Und infizierte Wasservögel können das Virus auf nicht aufgestalltes Hausgeflügel übertragen. Das Risiko der Weiterverbreitung wird immer noch als grundsätzlich hoch angesehen, hängt aber weiterhin von den lokalen Gegebenheiten ab. Eine Aufstallpflicht kann deshalb auf Betriebs- oder Landkreisebene durch die zuständigen Veterinärämter der rheinland-pfälzischen Kreise nach einer risikoorientierten Analyse und Bewertung der Lage angeordnet, verlängert oder aufgehoben werden. Hintergrund: Die Klassische Geflügelpest ist eine hoch ansteckende oft tödlich verlaufende Erkrankung von Vögeln. Von der Ansteckung bis zum Ausbruch der Krankheit (Inkubationszeit) vergehen Stunden bis wenige Tage. Die Erkrankungserscheinungen können sehr vielfältig sein. Laut Friedrich Loeffler-Institut besteht eine grundsätzliche Infektionsgefahr für Säugetiere, wenn sie Fleisch oder Aas von infizierten Wasservögeln und damit große Virusmengen aufnehmen. Das Robert Koch-Institut schätzt das Risiko einer Infektion beim Menschen dagegen als sehr gering ein - abgesehen von Menschen mit sehr engem Kontakt zu infiziertem Nutzgeflügel. Deshalb gilt: Wer einen toten oder kranken Wildvogel findet, darf ihn auf keinen Fall berühren - auch um das Virus nicht weiterzutragen. Auch der Kontakt von Haustieren (wie Hunden beim Spazierengehen) mit kranken oder verstorbenen Vögeln sollte unbedingt vermieden werden. Funde sollten an das zuständige Veterinäramt gemeldet werden. Weitere Informationen zur Geflügelpest finden sich auf der LUA-Homepage . Übersicht über vom FLI bestätigte Fälle bei Wildvögeln, Privathaltungen und Geflügelbetrieben seit 21.10.2025 (Stand: 05.12.2025 11:30 Uhr) Landkreis Tierart(en) Kreisweite Aufstallpflicht Aufstallpflicht zurzeit terminiert bis Kreis Ahrweiler 1x Kranich Nein Kreis Altenkirchen 1x Kranich Nein Kreis Alzey-Worms Worms (kreisfreie Stadt) 1x Wildgans 1x Wildgans Aufstallpflicht für alle Geflügelhaltungen in den Ortsgemeinden Eich, Gimbsheim und Hamm sowie in der kreisfreien Stadt Worms ( zur Allgemeinverfügung ). bis auf Weiteres unbefristet Kreis Bad Dürkheim Neustadt (kreisfreie Stadt) 3x Kranich 1x Wildgans Ja ( zur Allgemeinverfügung ) 15.12.2025 Kreis Bad Kreuznach 1x Kranich Nein Kreis Bernkastel-Wittlich 7x Kranich 1x Wildgans Ja ( zur Allgemeinverfügung ) bis auf Weiteres unbefristet Kreis Birkenfeld 1x Kranich 1x Graureiher Nein Eifelkreis Bitburg-Prüm 3x Kranich 2 x Wildgans Ja ( zur Allgemeinverfügung ) 19.12.2025 Kreis Cochem-Zell 1x Kranich Nein Donnersbergkreis 4x Kranich Nein Kreis Germersheim 1x Wildgans Ja ( zur Allgemeinverfügung) 15.12.2025 Kreis Kaiserslautern Kaiserslautern (kreisfreie Stadt) 6x Kranich 1x Kranich Nein Kreis Kusel 1x Kranich Nein Kreis Mainz-Bingen Mainz (kreisfreie Stadt) 2x Kranich 1x Schwan 1x Schwan Ja ( zur Allgemeinverfügung ) 03.05.2026 Kreis Mayen-Koblenz Koblenz (kreisfreie Stadt) 9x Kranich Ja ( zur Allgemeinverfügung ) 31.12.2025 Kreis Neuwied 2x Kranich 1x Wildgans Nein Rhein-Hunsrück-Kreis 4x Kranich, 1x Waldschnepfe, 1x Graureiher, 1x Greifvogel Ja ( zur Allgemeinverfügung ) 31.12.2025 Rhein-Lahn-Kreis 4x Kranich 1x Graureiher Nein Rhein-Pfalz-Kreis Ludwigshafen (kreisfreie Stadt) Frankenthal (kreisfreie Stadt) Speyer (kreisfreie Stadt) 2x Wildgans 1x Graureiher Geflügelbetrieb mit Gänsen und Enten 1x Schwan Ja ( zur Allgemeinverfügung ) 16.12.2025 Kreis Südliche Weinstraße Landau (kreisfreie Stadt) Privathaltung mit Gänsen Nein Kreis Südwestpfalz Pirmasens (kreisfreie Stadt) Zweibrücken (kreisfreie Stadt) 4x Kranich 1x Kranich 1x Kranich, 1x Graureiher Nein Kreis Trier-Saarburg Trier (kreisfreie Stadt) 7x Kranich 1x Graureiher 4x Kranich Nein Kreis Vulkaneifel Ja ( zur Allgemeinverfügung ) 19.12.2025 Westerwaldkreis 5x Kranich 1x Wildgans Nein

Stechmücken und stechmückenübertragene Zoonosen in Deutschland, Teilprojekt 3

Fünf Partnerinstitutionen (Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin, BNITM; Friedrich-Loeffler-Institut, FLI; Universität Oldenburg, CvO; Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung, ZALF; Gesellschaft zur Förderung der Stechmückenbekämpfung, GFS) und ein assoziierter Partner (Fraunhofer Institut für Zelltherapie und Immunologie, IZI) werden in CuliFo3 Effekte biotischer und abiotischer Faktoren auf das Auftreten tier- und humanmedizinisch bedeutender Arboviren in Deutschland analysieren. Das wissenschaftliche Konzept baut auf Erkenntnisse der zuvor vom BLE finanzierten Projekte CuliFo und CuliFo2 auf. Ergebnisse werden genutzt, um zeitnahe gezielte Reaktionen zum Management von Risikosituationen zu ermöglichen und adäquate Maßnahmenkataloge zu entwickeln. Für ein Frühwarnsystem wird der Einfluss von insektenspezifischen Viren auf die Arbovirus-Replikation in Vektoren, von Ko-Infektionen mit Arboviren auf die Vektorkapazität, die Ausscheidungsdynamik und minimale Infektionsdosis von Arboviren für Culiciden erforscht. Ebenso, ob Infektionen von Vögeln mit USUV oder TBEV zu Kreuzprotektion gegenüber WNV führen. Die klinische Relevanz von Arbovirus-Infektionen wird über Untersuchung von Blutspender- und Patientenproben und toten Wildvögeln erfolgen und die Arbovirus-Surveillance durch Analyse des Viroms von Culiciden und Vögeln und die Validierung des Einsatzes von FTA-Karten. Modellierung von Landschaftsstrukturen als Stechmückenhabitat, Erfassung von Flugaktivitäten, physikalisch-chemischer und ökologischer Parameter sowie der Rastplätze von Stechmücken tragen zum besseren Verständnis der Vektorökologie bei. Die biologische Bekämpfung von Culiciden-Larven durch Copepoden sowie mit mikrobiellen Bekämpfungsstoffen wird als umweltverträgliche und nachhaltige Strategie evaluiert. Eine Kosten-Nutzen-Analyse zur Wirksamkeit und zu sozioökonomischen Konsequenzen von Maßnahmen zur Bekämpfung von Arboviren untersucht Vor- und Nachteile der verschiedenen Methoden.

Pilzfressende Amöben als Bio-Fungizid, Teilprojekt A

Neuartiger antimikrobieller Schutz in der Pulverbeschichtung für Verbundwerkstoffe

Eliminierung von Viren aus Kulturpflanzen mittels Meristemkultur

Virosen fuehren bei Kulturpflanzen zu erheblichen Ertragseinbussen und zur Verminderung bei Qualitaetseigenschaften. Da einige Kultursorten 100 v.H. mit Viren infiziert sind und direkte Bekaempfungsmassnahmen nicht moeglich sind, bietet sich zur Gesundung der Pflanzen nur der Weg ueber die Meristemkultur an, das aus der Meristemkultur erhaltene gesunde Pflanzenmaterial wird der Praxis zum Neuaufbau der Kulturen zur Verfuegung gestellt. Zur Zeit laufen Versuche zur Eliminierung von Viren bei verschiedenen nematodenresistenten Kartoffelklonen, bei Aepfeln (bis Ende 1979), bei Himbeeren und Pflaumen.

Der Teufel steckt im Detail: Kontrolle phageninduzierter Stoffkreisläufe in Böden durch das Mikrohabitat

Einer der global größten Kohlenstoffspeicher ist die organische Bodensubstanz (OBS), welche eine zentrale Quelle für die Pflanzennährstoffe Stickstoff (N) und Phosphor (P) darstellt. Bodenmikroorganismen sind die Hauptakteure beim Umsatz der OBS und damit ein zentrales Bindeglied zwischen Kohlenstoff- (C) und Nährstoffkreisläufen. Sie sind jedoch stark durch Phagen (also Viren, die Bakterien befallen) beeinflusst. In Ozeanen sterben täglich 20% der bakteriellen Zellen durch Phagen, was zu einem Umsatzpfad („viral shunt“) führt, der große Mengen organischer Substanz und damit assoziierter Nährstoffe aus bakterieller Biomasse freisetzt. Das erhöht die Produktivität der Ozeane und speichert C in bakteriellen Rückständen. Trotz ihrer hohen Abundanz in Böden wurden Phagen in der Bodenbiogeochemie kaum berücksichtigt. Meine Nachwuchsgruppe wird erstmals untersuchen wie die Biophysik des Mikrohabitats die Infektion durch Phagen und damit bakterielle Sterberaten steuert. Wir werden herausfinden, ob hierdurch ein vergleichbarer „viral shunt“ in Böden vorliegt und quantifizieren dessen Auswirkung auf Nährstoff- und CO2-Feisetzung sowie auch der Speicherung von C. Wir möchten gezielt über phänomenologische Beschreibungen hinausgehen und zugrundeliegende Mechanismen aufklären. Bodenmikrohabitate werden mit modernsten bildgebenden Verfahren zur Aufklärung mikroskaliger Strukturen charakterisiert: 3D Wasserverteilung im Habitat durch synchrotronbasierte Mikrotomographie, Verteilung der OBS mit Rasterelektronenmikroskopie und Mineralogie der Porenoberflächen mittels Raman-Mikrospektroskopie. Phagen aus Böden werden isoliert und ihre Phage-Habitat-Interaktionen erfasst, um so die Relevanz des Mikrohabitats für die Phagenausbreitung zu eruieren. Der Einfluss des Mikrohabitats auf die Infektionsrate und damit auf Stoffkreisläufe wird mittels der Kopplung molekularer Methoden mit Isotopenanwendungen untersucht werden, und zwar i) 18O-DNA Markierung (SIP) zur Erfassung der Phagenbildung sowie des bakteriellen Zellsterbens, ii) der Bestimmung der Abundanz relevanter funktioneller Gene und iii) der Quantifizierung der Mineralisationsraten durch Isotopenverdünnung. Der Einsatz isotopisch markierter Phagen (13C, 15N, 33P) wird die phageninduzierte Änderungen der Elementflüsse aufzeigen. Damit wird erstmal ein mechanistisches Verständnis erlangt, wie Bodenphagen in Interaktion mit ihrem Habitat biogeochemische Kreisläufe von globaler Bedeutung beeinflussen. Des Weiteren wird der Einfluss dynamischer Änderungen des Mikrohabitats auf Phagen untersucht sowie evolutionäre Anpassungen der Phagen an ihre Habitate. Detailliertes Prozessverständnis ist hier von höchster Relevanz um die Auswirkung anthropogener Aktivität oder des Klimawandels auf Bodenphagen vorherzusagen. Daher werden diese Erkenntnisse final in ein dynamisches Modell integriert, um erstmals die Vorhersage phageninduzierter Prozesse in Böden zu ermöglichen - für deren Einsatz in Landnutzung und Landwirtschaft.

Untersuchung der natürlichen Antagonisten des Eichenprozessionsspinners in Deutschland, Teilvorhaben 2: Morphologische Bestimmung der Eichenprozessionsspinner-Antagonisten

Im Verbundprojekt werden die Vielfalt an EPS-Pathogenen und EPS-Parasiten, -Parasitoiden und -Prädatoren, wie auch die Intensität des Befalls in verschiedenen Entwicklungsstadien des EPS und in unterschiedlichen standörtlichen und klimatischen Bedingungen systematisch erfasst. Ziel unseres Teilvorhabens ist, die Vielfalt an Pathogenen des Eichenprozessionsspinners (Viren, Bakterien, Pilze, einschließlich Mikrosporidien, Protisten) als auch die Intensität des Befalls in verschiedenen Entwicklungsstadien des EPS systematisch zu erfassen.

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