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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2023-07-15 - 2027-07-14

Zusammenfassung der geplanten Untersuchungen und der Relevanz der Signalübertragung bei der Nitratverwertung bei Bodenpilzen Ökologisch gesehen spielt Nitrat (NO3-) eine zentrale Rolle im globalen Stickstoffkreislauf denn es ist ein stabiles Endprodukt des biologischen Mineralisierungsprozesses und die wichtigste Nährstoffquelle von Pflanzen und Algen. Allerdings verursachen Auswaschungen von Nitrat aus intensiven landwirtschaftlichen Produktionssystemen in Binnengewässer, Meere und in das lokale Grundwasser auch große ökologische Probleme und ökonomische Verluste. Pilze sind eine der wesentlichsten Bestandteile der globalen Nährstoffkreisläufe des Bodens und sie können Nitrat durch Umwandlung in Pilzbiomasse vorübergehend im Boden speichern (sogenannte Nitratassimilation), sofern dort genug verwertbarer Kohlenstoff zur Verfügung steht. Pilze tragen daher wesentlich zur Vermeidung von Stickstoffverlusten in Böden bei. Die Umwandlung von Nitrat in Pilzbiomasse ist generell bereits gut untersucht, allerdings ist noch nicht klar, welche zellulären Signale für die Aktivierung des entsprechenden genetischen Netzwerkes verantwortlich sind, die im Endeffekt den Assimilationsprozess von Nitrat zu Biomasse steuern. Basierend auf unseren bisherigen Daten stellen wir für dieses Projekt die Arbeitshypothese auf, dass ein zentraler Regulator (der Transkriptionsfaktor NirA) durch direkte allosterische Effekte von Nitrat aktiviert wird und nicht - wie in Pflanzen oder Bakterien - durch einen indirekten Signalübertragungsweg, an dem Nitrat-Transporter oder Rezeptoren beteiligt sind. In dem vorliegenden Projektantrag werden genetische, molekulargenetische und biochemische Experimente vorgeschlagen, welche die Signalübertragungs-Frage bei der Nitratumwandlung in einem typischen Bodenpilz (Aspergills nidulans) klären sollten. Es ist eine internationale Kooperation mit Prof. Papageorgiou vom Turku Bioscience Centre in Finnland geplant, die auf Strukturaufklärung von Proteinen spezialisiert ist und diese Methoden an einem regulatorischen Protein der Nitratverwertung anwenden sollte. Die Ergebnisse des Projekts werden sowohl grundlagenwissenschaftliche als auch anwendungsorientierte Relevanz haben. Einerseits wird unser Verständnis der ökologischen Funktion von Pilzen bei der Umwandlung von Nitrat zu Biomasse verbessert und andererseits kann dies dazu beitragen, Nitratprobleme bei der Gewässerverunreinigung zu verringern. Außerdem wird bei der damit verbundenen Reduktion des Stickstoff-Verlustes aus dem Boden die Stickstoffbilanz und damit die Nachhaltigkeit und die Wirtschaftlichkeit der landwirtschaftlichen Produktion verbessert.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2023-01-01 - 2024-06-30

Wegen Stilllegung des Gebäudes aufgrund der Übersiedelung an einen anderen Standort gibt es zur Zeit die sehr seltene Gelegenheit der Messung in einem stillgelegten Büro/Laborgebäude der AUVA. Solche Räumlichkeiten bieten nämlich die Gelegenheit, um in Räumen den Anteil an abgelagerten Schimmelzellen, die nur bei starker Benutzung oder beim Lüften in die Atemluft gelangen, durch die Anwendung von kontrollierter Ventilation bestimmen zu können. Nachdem nicht nur lebensfähige, sondern auch abgestorbene Schimmelzellen Beschwerden auslösen können (Allergien, Reizungen der Schleimhäute und Atemwege), werden unterschiedliche, für diese Fragestellung geeignete, unterschiedliche Methoden der Erfassung verwendet.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2024-01-01 - 2027-12-31

Die Bevölkerung wächst stetig. Gleichzeitig nimmt die landwirtschaftlich nutzbare Fläche ab. Begrenzte Nahrungsmittelressourcen werden daher in naher Zukunft zu einer globalen Herausforderung. Dieses Problem wird in Zeiten, in denen der Klimawandel und geopolitische Krisen die weltweite Nahrungsmittelversorgung zusätzlich gefährden, noch deutlicher und dringlicher. Pflanzenkrankheiten, die durch Pilze verursacht werden, stellen die größte Bedrohung für die weltweite Lebensmittelversorgung dar. Die Suche nach nachhaltigen Möglichkeiten zur Begrenzung von Krankheiten und des Verderbs von Lebensmitteln, die durch Mykotoxine verursacht werden, bleibt aber eine zentrale Herausforderung. Bis heute gibt es keine Anbaustrategie, die Mykotoxinkontaminationen vollständig eindämmt und zugleich die Einhaltung der offiziellen Grenzwerte (festgelegt durch die EG-Verordnung Nr. 1881/2006) garantiert. Darüber hinaus zeigen veröffentlichte Pilzgenome die enorme genetische Kapazität zur Produktion von bisher unbekannten, potenziell toxischen Verbindungen (so genannte Sekundärmetabolite, SMs), die bisher noch nicht einmal in Betracht gezogen wurden. Dies wird auch durch die Tatsache unterstrichen, dass sich Pilzgemeinschaften schnell an sich ändernde Umweltbedingungen anpassen, z. B. wird das Vorkommen von Mykotoxinen durch Wetterschwankungen und den Klimawandel beeinflusst. Außerdem sind Pilze dafür bekannt, dass sie hochwirksame Antibiotika (z. B. Penicillin) produzieren. Da die Antibiotikaresistenz eine der größten Bedrohungen für die globale Gesundheit, die Ernährungssicherheit und die Entwicklung unserer Zeit darstellt, ist die Entdeckung neuer Antibiotika dringend erforderlich. Wenn nicht sofort gehandelt wird, steuern wir auf ein post-antibiotisches Zeitalter zu, in dem gewöhnliche Infektionen und kleinere Verletzungen wieder lebensbedrohlich werden können. In beiderlei Hinsicht ist die Kenntnis der Determinanten, die die pilzliche SM-Biosynthese steuern, eine zentrale Herausforderung in diesem Forschungsbereich. Die Ausschöpfung des gesamten genetischen Potenzials SM-produzierender Pilze wird dadurch eingeschränkt, dass nur ein Bruchteil dieser Verbindungen unter Standard-Laborbedingungen produziert wird. In den letzten Jahren hat sich die Chromatinstruktur, die durch Veränderungen in den Histonmarkierungen bestimmt wird, als Schlüsselakteur bei der Regulierung der SM-Genexpression herausgestellt. Ein Durchbruch war die Erkenntnis, dass in der Gattung Fusarium ein großer Teil der SM-Gene durch fakultatives Heterochromatin stillgelegt werden. Die Verwendung von Stämmen mit einem Defekt im falkultativen Heterochromatin wird der Schlüssel sein, um das chemische Potenzial von Schimmelpilzen voll auszuschöpfen.

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