Forschung

Mit Beschlägen verzierte Gürtel waren Prestigeobjekte einer elitären sozialen Schicht im Awarenreich des 8. Jahrhunderts. Ihre hohe Zahl am Westrand des Reiches im heutigen Niederösterreich ist erstaunlich. Bisher wurden diese Objekte vorwiegend typologisch untersucht. In unserem Projekt sollen sie erstmals in ihrer Gesamtheit mithilfe einer Kombination aus archäologischen, ikonographischen, technologischen und chemischen Methoden (Element- und Bleiisotopenanalyse) analysiert werden. Ausgangspunkt der Untersuchung sind 100 Beschläge aus Gräberfeldern in Niederösterreich. Durch die Erhebung von Maßen, Oberflächenmerkmalen und der Materialzusammensetzung wird ein mehrdimensionaler Merkmalskatalog erstellt und statistisch ausgewertet. Ergänzend fließen aktuelle genetische und anthropologische Daten zu den Gürtelträgern ein. Damit sollen zentrale Fragen zur Organisation und Verortung der Produktion, zum Rohstofftransfer im 8. Jahrhundert sowie zur sozialen Rolle ihrer Träger geklärt werden. Die Ergebnisse werden nicht nur in Fachkreisen publiziert, sondern auch durch die experimentelle Rekonstruktion einer Gürtelgarnitur der Öffentlichkeit vermittelt. Durch unsere tiefgreifenden Untersuchungen wollen wir herausfinden, was sich hinter der “Macht der Gürtel” verbirgt und welche Rolle Niederösterreich als Kontaktzone der Bronzegussindustrie hatte.

Kohlenhydrate, auch Glykane genannt, sind die am häufigsten vorkommenden Biopolymere auf der Erde. Sie sind essenziell für alle bekannten Lebewesen, aber ihre Bedeutung ist vielleicht bei Pflanzen am augenfälligsten. Diese nutzen Glykane als ihr Hauptbaumaterial und umhüllen ihre Zellen mit einer komplexen Glykanwand, die für ihr Wachstum, ihre Abwehr und ihre interzelluläre Kommunikation von zentraler Bedeutung ist. Die pflanzliche Zellwand ist jedoch auch außerordentlich komplex, und die molekulare Struktur ihrer zahlreichen Glykanbestandteile ist nach wie vor kaum verstanden, da herkömmliche Analysemethoden mit der immensen Komplexität dieser Moleküle überfordert sind. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Struktur der Glykane in der Pflanzenzellwand (wie Hemicellulosen, Pektinen und Arabinogalactanen) durch die Entwicklung neuartiger Analysemethoden auf Basis der Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie (IM-MS) zu entschlüsseln. Die Auflösung isomerer Strukturen und die Identifizierung neuartiger Strukturmotive in pflanzlichen Polysacchariden sind zentrale Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt, um ein besseres Verständnis der Zellwandstrukturen zu erlangen. Um dies zu realisieren, werden wir zunächst multidimensionale LC-IM-MS-Workflows entwickeln und eine pflanzliche Glykan-Datenbank aufbauen, die auf der einzigartigen Sammlung synthetischer pflanzlicher Oligosaccharid-Standards der Pfrengle-Gruppe basiert. Diese Methode wird dann zur Untersuchung von Arabidopsis thaliana-Mutanten mit Zellwanddefekten angewendet, um die Rolle bestimmter Gene bei der Bildung definierter Strukturmotive in der Pflanzenzellwand aufzudecken. Durch die Gewinnung molekularer Einblicke in die wichtigsten strukturellen Bausteine der Zellwand wird unser Projekt grundlegende Erkenntnisse liefern, die unser Verständnis der Zellwandbildung und der Struktur-Funktions-Beziehungen, die ihre vielfältigen Aufgaben in Pflanzen von der Entwicklung bis zur Immunität bestimmen, voranbringen werden.

Als interdisziplinäres, integratives Vorhaben im Kontext Circular Economy ist die massenspektrometrische Charakterisierung von Abbauprodukten, die bei verschiedenen Behandlungsmethoden von technischen Ligninen und Ligninmodifikationen erhalten werden, geplant. Diese komplexen Analysendaten sollen dann über einen bioinformatischen Ansatz zusammen mit einer Vielzahl von anderen verfahrens- und substanzspezifischen Daten in Datenbanken verarbeitet werden und für die Prozessoptimierung verwendbar sein. Zusätzlich zu dieser kooperativen Forschung behandelt das Projekt auch einen absolut neuen Aspekt im Bereich der Interaktion von Metallen mit Molekülen. Es ist die Erstellung eines atlas of metal-binding small molecules geplant - dieses wird in die bestehende Forschung des Instituts am Gebiet der Metallspuren- und Ultraspurenanalyse in der aquatischen Umwelt und der Rhizosphäre integriert.