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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2019-07-01 - 2020-12-31

Eine Hauptaufgabe ist die Schaffung definierter Bedingungen für die Kultivierung mehrerer Arten von Mehlwürmern (Larven von Schwarzkäfern, Tenebrionidae), die die Untersuchung der Mechanismen des Mykotoxinstoffwechsels ermöglichen. Das Ziel von WP 1 (an der BOKU-DAGZ) ist es, axenische Mehlwürmer zu produzieren, um festzustellen, ob das Mikrobiom einen wesentlichen Beitrag zur Entgiftung von Mykotoxinen leistet. In WP 2 werden Versuche mit den 13C-markierten Toxinen Desoxynivalenol, Zearalenon und Aflatoxin B1 durchgeführt. Vor dem Aufbringen der teuren markierten Toxine ist es wichtig, Bedingungen zu finden, unter denen die Mykotoxine reproduzierbar von den Mehlwürmern aufgenommen werden. Bei unzureichender Futteraufnahme werden Toxine direkt in den Abdominaltrakt des Insekts injiziert und anschließend mit LC-HRMS (/ MS) und MetExtract analysiert. Im Zentrum für Analytische Chemie am IFA-Tulln wird auch ermittelt, inwieweit sich die Aufnahme durch bekannte Metaboliten erklären lässt. Erste Pilotversuche und Literaturberichte zeigen, dass etwa 90% des Desoxynivalenols nicht erfasst werden. Mit Hilfe des isotopenunterstützten LC-HRMS (/ MS) -Workflows und der MetExtract-Datenverarbeitung sollte es möglich sein, neue Derivate zu finden und den nachgewiesenen Derivaten der Elterntoxine Summenformeln und vorläufige Strukturen zuzuweisen. Dies sollte es ermöglichen, biochemische Reaktionen und entsprechende Enzyme zu postulieren, die die Bildung von Mykotoxinmetaboliten katalysieren. Unter Verwendung des vollständig sequenzierten Genoms von Tribolium castaneum (Reismehlkäfer) sollten Kandidatengene identifiziert werden können, die in der verbleibenden Projektzeit durch heterologe Expression getestet werden. Es gibt vorläufige Beweise dafür, dass eine Entgiftung bei Mehlwürmern induzierbar sein kann. Daher besteht die Hauptaufgabe des WP 3 an der FH Tulln darin, mit Hilfe von Proteomics-Methoden nach Unterschieden im Proteom von Mehlwürmern zu suchen, die im Vergleich zu künstlich kontaminiertem Futter toxinfrei sind, und durch Peptidsequenzierung zu bestimmen, welche Gene für die Infektion verantwortlich sein könnten differentiell gebildete Proteine.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2018-11-15 - 2020-11-14

As sessile organisms, plants compete with their neighbors for limited resources. In a process known as “allelopathy”, some species exude chemicals from their roots to inhibit the growth of other species nearby. This chemical warfare plays an important role in the interaction between crops and weeds, and using allelopathy in weed control has potential as an important tool for future sustainable agriculture. A key aspect of allelopathy is the chemical dynamics of the compounds in the soil: while some are converted to more biologically active forms, others lose their toxicity upon conversion. Although there are indications that soil bacteria act as key players in this biotransformation, their contribution to a plant’s toxicity remains unresolved. This proposal aims to elucidate the molecular processes in the soil during allelopathy through the following objectives: 1. Determining the products of microbe-mediated chemical conversion of crop-derived allelochemicals. 2. Resolving the genetic basis of microbe-mediated degradation of crop-derived allelochemicals. To reach the research objectives, we will use an interdisciplinary approach in which we will combine analytical chemistry with microbial genomics. In a broader sense, this project aims to achieve a pioneering knowledge of the molecular processes in the soil involved in allelopathy, and will thus contribute to sustainable farming practices in future agriculture.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2019-07-01 - 2023-06-30

Schimmelpilze stellen eine reichhaltige Quelle an spezifischen Stoffwechselprodukten – sogenannten Sekundärmetaboliten - dar, die einerseits als bioaktive Substanzen (zB. Antibiotika) Anwendung finden und andererseits auch für den Pilz selbst bei der Verteidigung und Kommunikation mit anderen Organismen bzw. als chemische Waffen nützlich sind. Dies trifft auch für mykoparasitische Pilze zu, die andere Pilze angreifen und parasitieren können und zu denen manche Arten der Gattung Trichoderma gehören. Die Bildung der meisten der sekundären Stoffwechselprdukte erfordert die Anwesenheit spezifischer Reize aus der Umwelt, da die zugrundeliegenden Gene bei Kultivierung unter im Labor üblichen Bedingungen nicht aktiv sind. Im vorliegenden Projekt soll nun die Rolle von sekundären Stoffwechelprodukten bei der chemischen Kommunikation zwischen zwei Schimmelpilzen im Detail untersucht werden. Am Beispiel der Wechselwirkung des Mykoparasiten Trichoderma atroviride mit dem Pflanzenschädling Botrytis cinerea (Grauschimmel), möchten wir erforschen wie sich die direkte Interaktion zwischen diesen beiden Pilzen auf die Bildung neuer Stoffwechselprodukte auswirkt. Für diesen Zweck werden wir eine neuartige integrative Herangehensweise entwickeln, die aus einer Kombination modernster Methoden besteht und einedetaillierte Untersuchung der Wechselwirkung auf verschiedenen zellulären Ebenen gleichzeitig ermöglicht. Das Zusammenführen von bildgebender Massenspektrometrie, hochauflösender Metabolomanalyse, Lebendzell-Mikroskopie und Analyse der Genexpression zu einem maßgeschneiderten Paket komplementärer Methoden wird zu neuen Einblicken in die Rolle kleiner chemischer Moleküle während der komplexen mykoparasitischen Pilz-Pilz Interaktion und zur Entdeckung neuer pilzlicher Sekundärmetaboliten führen.

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