Library

Notes: Abstract  Embryo axes of four accessions of chickpea (Cicer arietinum L.) were treated with Agrobacterium tumefaciens strains C58C1/GV2260 carrying the plasmid p35SGUSINT and EHA101 harbouring the plasmid pIBGUS. In both vectors the GUS gene is interrupted by an intron. After inoculation shoot formation was promoted on MS medium containing 0.5 mg/l BAP under a selection pressure of 100 mg/l kanamycin or 10 mg/l phosphinothricin, depending on the construct used for transformation. Expression of the chimeric GUS gene was confirmed by histochemical localization of GUS activity in regenerated shoots. Resistant shoots were grafted onto 5-day-old dark-grown seedlings, and mature plants could be recovered. T-DNA integration was confirmed by Southern analysis by random selection of putative transformants. The analysis of 4 plantlets of the T1 progeny revealed that none of them was GUS-positive, whereas the presence of the nptII gene could be detected by polymerase chain reaction.

Notes: Abstract  We describe a protocol for Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of hybrid cottonwoods (Populus sections Tacamahaca Spach. and Aigeiros Duby). The protocol has allowed routine transformation of several economically important cottonwood hybrids (Populus trichocarpa Torr. & Gray×P. deltoides Bartr. ex. Marsh. and P. deltoides×P. nigra L.) that were previously difficult to transform. The procedure was applied to 11 different hybrid cottonwood genotypes and one P. deltoides genotype using kanamycin as the selection agent. Additional experiments showed a very strong interaction between auxin preculture and the effectiveness of various cytokinins for induction of shoot organogenesis. The data also demonstrated the superiority of Agrobacterium strain EHA105 over C58 and LBA4404 for T-DNA transfer based on transient assays with a reporter gene.

Notes: Abstract  An Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation method has been developed for onions (Allium cepa L.) using immature embryos as the explant source. Transgenic plants were recovered from the open-pollinated onion cultivar Canterbury Longkeeper at a maximum transformation frequency from immature embryos of 2.7%. The method takes between 3–5 months from explant to primary regenerant entering the glasshouse. Multiple-shoot formation from primary transgenic material made possible the clonal multiplication of transformants. The binary vector used carried the nptII antibiotic resistance gene and the m-gfp5-ER reporter gene. Transgenic cultures were initially screened for their ability to fluoresce and to grow in the presence of geneticin (5–25 mg/l). The transgenic nature of individual plants was confirmed by Southern blot analysis.

Notes: Abstract Transgenic plants of the aromatic shrub Lavandula latifolia (Lamiaceae) were produced using Agrobacterium tumefaciens-mediated gene transfer. Leaf and hypocotyl explants from 35–40-day old lavender seedlings were inoculated with the EHA105 strain carrying the nptII gene, as selectable marker, and the reporter gusA gene with an intron. Some of the factors influencing T-DNA transfer to L. latifolia explants were assessed. Optimal transformation rates (6.0 ± 1.6% in three different experiments) were obtained when leaf explants precultured for 1 day on regeneration medium were subcultured on selection medium after a 24 h co-cultivation with Agrobacterium. Evidence for stable integration was obtained by GUS assay, PCR and Southern hybridisation. More than 250 transgenic plants were obtained from 37 independent transformation events. Twenty-four transgenic plants from 7 of those events were successfully established in soil. β-glucuronidase activity and kanamycin resistance assays in greenhouse-grown plants from two independent transgenic lines confirmed the stable expression of both gusA and nptII genes two years after the initial transformation. Evidence from PCR data, GUS assays and regeneration in the presence of kanamycin demonstrated a 1:15 Mendelian segregation of both transgenes among seedlings of the T1 progeny of two plants from one transgenic L. latifolia line.

Notes: Abstract Factors influencing the efficiency of Agrobacterium-mediated transformation of pea were tested using highly efficient, direct regeneration system. The virulence of three Agrobacterium strains (octopine LBA 4404, nopaline C58C1 and succinamopine, hypervirulent EHA 105) clearly varied giving 1 transgenic plant per 100 explants for LBA 4404, 2.2 for C58C1 and 8.2 for EHA 105. To test the efficacy of selection agents we used the hypervirulent EHA 105 strain carrying pGPTV binary vector with one of four different selection genes: nptII, hpt, dhfr or bar. The mean number of transgenic, kanamycin-resistant plants for two cultivars tested was 4.2 per 100 explants and was slightly higher than the number of phosphinothricin-resistant plants (3.6 plants per 100 explants). The proportion of transgenics among kanamycin-selected plants was also higher than among phosphinothricin-resistant plants (35% and 28% respectively). There was no regeneration on hygromycin or methotrexate media (transformation with hpt and dhfr genes). Acetosyringone had no apparent influence on efficiency of transformation with hypervirulent EHA 105 strain, however it did affect the rate of transformation when moderately virulent C58C1 was used. Recovery of transgenic plants was enhanced after application of 5-azacytidine. The presence of integrated T-DNA was checked by PCR and confirmed by Southern hybridization. T-DNA was stably transmitted to the next generation.

Notes: Abstract Binary Ti vectors are the plasmid vectors of choice in Agrobacterium-mediated plant transformation protocols. The pGreen series of binary Ti vectors are configured for ease-of-use and to meet the demands of a wide range of transformation procedures for many plant species. This plasmid system allows any arrangement of selectable marker and reporter gene at the right and left T-DNA borders without compromising the choice of restriction sites for cloning, since the pGreen cloning sites are based on the well-known pBluescript general vector plasmids. Its size and copy number in Escherichia coli offers increased efficiencies in routine in vitro recombination procedures. pGreen can replicate in Agrobacterium only if another plasmid, pSoup, is co-resident in the same strain. pSoup provides replication functions in trans for pGreen. The removal of RepA and Mob functions has enabled the size of pGreen to be kept to a minimum. Versions of pGreen have been used to transform several plant species with the same efficiencies as other binary Ti vectors. Information on the pGreen plasmid system is supplemented by an Internet site (http://www.pgreen.ac.uk) through which comprehensive information, protocols, order forms and lists of different pGreen marker gene permutations can be found.

Notes: Abstract In plants most instances of programmed cell death (PCD) occur in a number of related, or neighbouring, cells in specific tissues. However, recent research with plant cell cultures has demonstrated that PCD can be induced in single cells. The uniformity, accessibility and reduced complexity of cell cultures make them ideal research tools to investigate the regulation of PCD in plants. PCD has now been induced in cell cultures from a wide range of species including many of the so-called model species. We will discuss the establishment of cell cultures, the fractionation of single cells and isolation of protoplasts, and consider the characteristic features of PCD in cultured cells. We will review the wide range of methods to induce cell death in cell cultures ranging from abiotic stress, absence of survival signals, manipulation of signal pathway intermediates, through the induction of defence-related PCD and developmentally induced cell death.

Notes: Abstract A reproducible plant regeneration system has been developed for protoplasts from embryogenic cell suspension cultures of the commercial Asian long-grain javanica rice, Oryza sativa cv. Azucena. Protoplasts were isolated routinely from cell suspensions with yields of 5.5–12.0 × 106 g-1 fresh weight. A membrane filter nurse-culture method was adopted and was essential to support sustained mitotic division of protoplast-derived cells, leading to cell colony formation. The protoplast plating efficiency was higher when suspension cells of Lolium multiflorum, rather than those of the japonica rice O. sativa L. cv. Taipei 309, were employed as nurse cells. A two-step shoot regeneration procedure, in which protoplast-derived calli were cultured initially on medium semi-solidified with 1% (w/v) agarose followed by culture on medium containing 0.4% (w/v) agarose, induced plant regeneration from protoplast-derived calli. Fifteen percent of protoplast-derived tissues regenerated shoots; tissues not subjected to this treatment failed to develop shoots.

Notes: Abstract Accumulation of zeins, the endosperm storage proteins of maize, in a heterologous plant expression system was attempted. Plants of Nicotiana tabacum and Lotus corniculatus were transformed by Agrobacterium with binary vectors harbouring genes that code for γ-zein and β-zein, two zeins rich in sulphur amino acids. Adding the ER retention signal KDEL to the C-terminal domain modified the zein polypeptides. Significant levels of γ-zein:KDEL and β-zein:KDEL were detected in primary transformants of tobacco. Moreover, the two zeins colocalized in leaf protein bodies of γ-/β-zein:KDEL plants derived from a cross between two primary transformants. Coexpression of γ-zein:KDEL and β-zein:KDEL could be a useful strategy to obtain genotypes of forage legumes which are able to accumulate sulphur amino acids to high levels. As a first step, L. corniculatus plants expressing γ-zein:KDEL in the leaves were obtained.

Notes: Abstract Embryogenic cell suspensions of rubber derived from immature inflorescences and inner integuments of immature fruits released 3.1 ± 0.2 × 107 protoplasts g-1 f. wt. (mean ± s.e.m, n = 10) and 3.2 ± 0.2 × 107 protoplasts g-1 f. wt., with mean viabilities of 83 ± 2% and 77 ± 8%, respectively. Sustained mitotic division was observed only when protoplasts were cultured in KPR liquid medium on nitrocellulose membranes overlying the same semi-solid medium containing Lolium multiflorum nurse cells. Protoplast-derived cell colonies were produced within 2 months of culture. Protoplast-derived cell colonies proliferated, upon subculture to MS-based regeneration medium, with 40% of the protoplast-derived calli developing somatic embryos. The latter germinated into plants on the same medium after 3 months of culture.

Notes: Abstract Wheat (cv Chinese Spring) tissues were transformed using Agrobacterium tumefasciens and a new plasmid modular vector, pMVTBP. We constructed pMVTBP with unique restriction sites connecting (1) the CaMV 35S promoter, (2) a Kozak sequence, (3) the FLAG epitope, (4) the (His)6 epitope, (5) a coding region (for wheat TATA Binding Protein, wTBP) and (6) the CaMV 35S 3′UTR. This vector thus allows easy exchange of different regulatory or coding sequences. Explants of either germinating mature seeds, or immature embryos, were induced to callus for up to two weeks, treated with virulence-induced bacteria for one hour, then regenerated into plantlets. Transient expression of a GUS reporter gene, assayed at about one week, occurred in 10–12% of calluses. Expression of the FLAG-tagged wTBP was also detected, by immunostaining. Stable expression, by selective growth on geneticin, and by GUS expression at about six weeks, occurred in 1–2% of calluses, quite comparable to that achieved by other methods.

Notes: Abstract Almond (Prunus dulcis Mill.) leaves were transformed with the marker genes gusA (β-glucuronidase) and nptII (neomycin phosphotransferase II) via Agrobacterium-mediated transformation. Bacterial strains and preculture of explants affected efficiency of gene transfer evaluated by transient expression assays. Following transformation, shoots were induced from primary explants on medium without kanamycin and exposed to selection 20 days after cocultivation. From 1419 original leaves, four shoots (A, B, C and D) were obtained that showed amplification of the predicted DNA fragments by polymerase chain reaction (PCR). After micropropagation of these shoots, only those cloned from shoot D gave consistently positive results in histochemical GUS detection and PCR amplification. Southern blot hybridisation confirmed stable transgene integration in clone D, which was also negative in PCR amplification of an Agrobacterium gene. Additional molecular analysis suggested that the remaining three shoots (A, B and C) were chimeric.

Notes: Abstract Early detection of plant transformation events is necessary for the rapid establishment and optimization of plant transformation protocols. We have assessed modified versions of the green fluorescent protein (GFP) from Aequorea victoria as early reporters of plant transformation using a dissecting fluorescence microscope with appropriate filters. Gfp-expressing cells from four different plant species (sugarcane, maize, lettuce, and tobacco) were readily distinguished, following either Agrobacterium-mediated or particle bombardment-mediated transformation. The identification of gfp-expressing sugarcane cells allowed for the elimination of a high proportion of non-expressing explants and also enabled visual selection of dividing transgenic cells, an early step in the generation of transgenic organisms. The recovery of transgenic cell clusters was streamlined by the ability to visualize gfp-expressing tissues in vitro.

Notes: Abstract A genetic transformation procedure for white pine has been developed after cocultivation of embryogenic tissues with Agrobacterium tumefaciens. This efficient transformation procedure led to an average of four independent transformed lines per gram of cocultivated embryogenic tissue and up to 50 transformed lines can be obtained in a routine experiment. Constructs bearing the uidA gene or the green fluorescent protein (GFP) gene were introduced and β-glucuronidase (GUS) activity was followed over time. The expression of the uidA gene was lowest with a 35S-gus-intron construct and was 20-fold higher with a 35S-35S-AMVgus::nptII construct. The addition of scaffold attachment region (SAR) sequences surrounding the gus::nptII fusion did not significantly enhance the GUS activity. Transformed mature somatic embryos have been germinated and plantlets are presently being acclimatized.

Notes: Abstract Ribosomal RNA genes were exploited as markers to identify somatic hybrids between Solanum tuberosum cv. Brodick and wild diploid Solanum species, S. megistacrolobum, S. sanctae-rosae and S. sparsipilum and DNA methylation as a possible regulatory factor in gene expression was investigated. Specific restriction enzyme/probe combinations revealed useful polymorphisms in the conserved coding and variable intergenic spacer regions of the ribosomal RNA genes. Some intermediate ribosomal RNA gene profiles indicate hybridity whereas others were characteristic of S. tuberosum cv. Brodick. This evidence is suggestive of somatic exchange/re-arrangement between the NOR region of S. sanctae-rosae and S. tuberosum cv. Brodick. Ribosomal RNA gene copy number analysis of the somatic hybrids did not reveal hexaploid values suggesting that these products are not symmetric hybrids derived from the parental diploid and tetraploid plants. The results indicate site-specific methylation of ribosomal RNA gene sequences for the parental plants; while some somatic hybrids display a reduction, others show an increase. The significance of the findings for somatic cell genetics and plant breeding studies is discussed.

Notes: Abstract Plants were regenerated from protoplasts isolated from embryonic suspension cultures of N5047S, a photoperiod sensitive genic male sterile (PGMS) Japonica rice line. Flow cytometric analyses of nuclear DNA content identified some tetraploid regenerates whose agronomic traits could be distinguished from diploid regenerates. Pollen and female fertility of diploid protoplast-derived clones grown under different light and temperature conditions was compared. A promising PGMS protoplast clone, ZAU11S, was developed from these clones. Its male sterility was confirmed as a photoperiod × temperature interaction type.

Notes: Abstract We have analysed the application of positive-negative selection for the selection of homologous recombination interactions between the chromosome and a T-DNA molecule after transformation of plant cells. Two different genomic loci in a cell suspension of Arabidopsis thaliana were chosen to study gene targeting events. One was the chalcone synthase (CHS) gene present as a single copy and the second an hemizygous chromosomally inserted T-DNA containing the hpt gene, conferring resistance to hygromycin, flanked by CHS sequences. The target lines were transformed with replacement-type T-DNA vectors which contained a positive selectable marker flanked by the regions of the CHS gene and a negative selectable marker to counter-select random insertions. As negative marker we used the Escherichia coli codA gene encoding cytosine deaminase, conferring upon the cells sensitivity to 5-flourocytosine (5-FC). Doubly selected transformants represent 1–4% of the primary transformed cells. Targeting events were not found at the chalcone synthase locus nor at the artificial hpt locus in a total of 4379 doubly selected calli, corresponding to at least 109 475 individual primary transformants. We show by PCR and Southern analysis that the 5-FC resistance in the majority of these cells is associated with substantial deletions of the T-DNA molecule from the right-border end.

Notes: Abstract Young pine seedlings respond to environmental stress by induced synthesis of pinosylvin, a stilbene phytoalexin. Heartwood of pine trees is characterized by a high content of pinosylvin. The formation of pinosylvin from cinnamoyl-CoA and three molecules malonyl-CoA catalysed by pinosylvin synthase is typical of the genus Pinus. Its enzyme activity not detectable in unstressed seedlings is substantially increased upon application of stimuli like UV-light or infection with the phytopathogenic fungus Botrytis cinerea. A genomic DNA library was screened with pinosylvin synthase cDNA pSP-54 as a probe. Ten clones were isolated and grouped into five subclasses according to the size of their introns. After subcloning into plasmid T7T3, four different members of the five gene subclasses were characterized by sequencing. Emphasis was put on isolating various promoters and analyzing and comparing their responsiveness. The amino acid sequences deduced from genes PST-1, PST-2, PST-3 and PST-5 shared an overall identity of more than 95%. In gene PST-5, the putative translation start site ATG was replaced by CTG. While promoter regions near the TATAA box were almost identical PST-1, PST-2 and PST-3, further upstream sequences differed substantially. Differences in promoter strength were analysed both in transgenic tobacco plants and by transient expression in tobacco protoplasts. Constructs used contained the bacterial β-glucuronidase under the control of the promoters of pine genes PST-1, PST-2 and PST-3. Upon treatment with UV light or fungal elicitor, the promoter of PST-1 showed highest responsiveness and led to tissue-specific expression in vascular bundles. The data suggest that in pine the gene product of PST-1 is responsible for both the stress response in seedlings and pinosylvin formation in the heartwood.

Notes: Abstract Adventive somatic embryos were initiated from the cut edges of juvenile leaf explants of two cultivars of sugarcane (Saccharum spp. hybrid cv. CoL-54 and cv. CP-43/33). This response was achieved using MS medium containing 9 μmol (2 mg l-1) 2,4-D and 500 mg l-1 CH under either continuous or 16-h photoperiod. Regeneration from somatic embryos was achieved under either continuous or 16-h photoperiod on MS basal medium in 5–6 weeks. Using adventive somatic embryos of 20–25 days of age as an explant source, homogeneous cell suspension cultures were initiated in both AA and MS media supplemented with 2 mg l-1 2,4-D and 500 mg l-1 CH. Protoplasts were isolated from homogeneous cell suspension cultures, an average yield being 2.5×107 ml-1 for both the cultivars. The best division efficiency (1.5 and 0.80%) and microcalluses for cv. CoL-54 and cv. CP-43/33, respectively were achieved using modified KPR medium under dark conditions in 6–8 weeks. Microcalluses were proliferated and plant regeneration was achieved from protocalluses.

Notes: Abstract The Agrobacterium tumefaciens nopaline strain C58 transfers a large, 29 kb T-DNA into plant cells during infection. Part of this DNA (the `common DNA') is also found on the T-DNA of octopine strains, the remaining DNA is nopaline strain-specific. Up to now, only parts of the C58 T-DNA and related T37 T-DNA have been sequenced. We have sequenced the remainder of the nopaline-specific T-DNA (containing genes a to d) and acs to iaaM. Gene c codes for a new unknown T-DNA protein. Gene a is homologous to the agrocinopine synthase gene. Genes b, c′, d and e are part of a larger family: they are related to the T-DNA genes 5, rolB, lso and 3′. Genes 5, rolB and lso induce or modify plant growth and have been called T-DNA oncogenes. Our studies show that gene 3′ (located on the TR-DNA of octopine strains) is also oncogenic. Although the b–e T-DNA fragment from C58 and its individual genes lack growth-inducing activity, an a-acs deletion mutant was distinctly less virulent on Kalanchoe daigremontiana and showed reduced shoot formation on Kalanchoe tubiflora. Shoot formation could be restored by genes c and c′ in co-infection experiments. Contrary to an earlier report, a C58 e gene deletion mutant was fully virulent on all plants tested.

Notes: Abstract Agrobacterium tumefaciens was isolated from stem tumors of several rose cultivars showing that the bacterium is the causal agent of aerial galls in rose plants. No differences were observed in the characteristics of the Agrobacterium isolates from crown or aerial galls. Stem inoculation of ten rose cultivars showed that all of them were susceptible to A. tumefaciens but differences in the size of the resulting tumors were observed. The movement of A. tumefaciens in rose plants was demonstrated using two wild type strains and two antibiotic resistant mutants. Three months after inoculation, the inoculated strains were recovered in the roots, crown and below and above the inoculation site but low numbers of pathogenic Agrobacterium cells were isolated. New tumors appeared in 5% of the noninoculated wounds. A. tumefaciens was isolated from the stem at different distances from the tumor in naturally infected plants. In symptomless commercial plants, the isolation from the roots, crown and at different stem levels demonstrated the existence of systemic and latent infections in rose. Direct isolation using a nonselective and selective media with or without a previous enrichment step were efficient methods for isolating tumorigenic Agrobacterium from the different parts of rose plants.

Notes: Irgendwie wird niemand mehr richtig glücklich mit der Wissenschaft, so erfolgreich sie auch ist und so sehr unsere alltäglichen Verrichtungen von ihren Ergebnissen und Lieferungen auch abhängen. Das Verständnis der öffentlichen Beobachter nimmt trotz aller Bemühungen nicht zu, sondern ab, und die professionellen Betreiber sehen sich unentwegt nach ihrer Verantwortung gefragt und in ethische Debatten verstrickt. Die ursprüngliche Idee, daß Wissenschaft nur gut sein kann, hat massiv an Überzseugungskraft verloren, und dieser Verlust tritt deshalb besonders deutlich hervor, weil man spürt, wie die alte Basis der Rationalität brüchig geworden ist, ohne einen neuen Grund zu erkennen, auf den man in Zukunft bauen kann. Dabei übersehen wir ein Fundament, auf dem Menschen immer schon gestanden haben und zu dem sie also auch zu jeder Zeit wieder zurückkommen können.

Notes: Gallmücken (Cecidomyiidae) sind unter den Insekten die häufigsten Verursacher von Vergallungen an Pflanzen. Diese morphologischen Veränderungen von Pflanzenteilen sind die Folge begrenzter Wachstumsreaktionen des Pflanzegewebes (Hypertrophien). Gallen sind nicht nur Lebensräume des Gallinsektes, sondern stellen Mikroökkosysteme dar, in denen sich Beziehungen zwischen dwen beteiligten Organismen abspielen können.Eine sowohl für Entomologen als auch für Mykologen besonders interessante Sonderform dieser Lebensgemeinschaften sind Pflanzengallen, in denen neben dem Gallerreger regelmäßig das Mycel bestimmter Pilze zu finden ist (Abbildungen 1a und b). Untersuchungen an der Fruchtgalle der Gallmücke Asphondylia melanopus an Wiesen-Hornklee (Lotus corniculatus) deuten darauf hin, daß das Zusam menleben von Insekt und Pilz alles andere als zufällig ist.

Notes: Alle höheren Wirbeltiere besitzen ein ausgefeiltes Immunsystem, das im wesentlichen zwei Aufgaben hat: den Organismus vor Infektionen durch Krankheitserreger zu Schützenund den Organismus von entarteten Tumorzellen zu befreien.Um diese Aufgabe zu bewältigen, hält das Immunsystem die weißen Blutkörperchen oder Leukozyten parat: Makrophagen und Granulozyten vernichten eingedrungene Erreger. Lymphozyten produzieren Antikörper (B-Zellen), welche die Erreger neutralisieren; sie sezernieren Zytokine (T-Helferzellen), welche die Immunreaktion gergen den Erreger koordinieren, oder sie wirken als Killerzellen (T-Killerzellen), die in virusinfizierten Zellen und Tumorzellen den programmierten Zelltod (Apoptose) auslösen.Aus ihrem Aufenthaltsort - die Leukozyten zirkulieren passiv im Blutgefäßsystem - ergibt sich ein prinzipielles Problem. I nfektionen oder Zellentartungen entstehen in den meisten Fällen nicht in den Blutgefäßen, sondern in den Geweben des Organismus. Um den Ort der Infektion zu erreichen, müssen die Leukozyten die Blutgefäße verlassen und in das betroffene Gewebe einwandern. Gleichzeitig muß gewährleistet werden, daß nur diejenigen Leukozyten das Gewebe infiltrieren, die dort auch gebraucht werden; würden alle Leu kozytentypen unkontrolliert in ein bestimmtes Gewebe einwandern, käme es zu unerwünschten Nebeneffekten, wie Autoimmunreaktionen oder chronischen Entzündungen. Das Auswandern von Leukozyten muß also sehr genau reguliert werden.In der jüngsten Vergangenheit hat sich herausgestellt, daß den Leukozyten die notwendige Information von den Endothelzellen - den Zellen, welche die innere Oberfläche der Blutgefäße auskleiden - vermittelt wird. Über eine Kaskade von Zell-Zell-Interaktionen, vermittelt durch Zelladhäsionsmoleküle, werden die richtigen Leukozyten am richtigen Ort festgehalten und zum Auswandern in das Gewebe veranlaßt. Durch die Aufklärung der molekularen Mechanismen beginnt sich nun eine Antwort au f die Frage abzuzeichnen, wie verschiedene Leukozyten ihren Weg in die verschiedenen Kompartimente des Organismus finden. Die Kenntnis dieser molekularen Mechanismen bietet Ansatzpunkte für Therapien von Krankheiten, die durch eine fehlregulierte Entzündungsreaktion ausgelöst werden.

Notes: Die gezielte Veränderung von Genen, in der Fachsprache als “homologe Rekombination” bezeichnet, stellt heute eine der grundlegendsten Methoden dar, um Informationen über die Funktion dieser Gene zu erlangen. 1987 wurde das erste Gen ausgeschaltet [6]. Seit dieser Zeit steigt die Zahl der durch homologe Rekombination erzeugten “Knock-Out”-Mäuse mit mehreren hundert Stämmen pro Jahr Zunehmend an. Knock-Out-Mäuse tragen Genmutationen, die in einem Ausfall des betroffenen Gens resultieren. Mit den bisher durchgeführten Methoden werden diese Mutationen schon in die Zellen der Keimbahn der Maus eingeführt.Dies hat zur Auswirkung, daß der gesamte daraus entstehende Organismus, jede einzelne seiner Zellen, die Genveränderung aufweist. Handelt es sich bei dem veränderung aufweist. Handelt es sich bei dem veränderten Gen um ein lebensnotwendiges Gen, welches zum Beispiel in der Embryonalentwiclung eine tragende Rolle spielt, so kann sein Ausschalten zu schwerwiegenden Störungen in der Entwicklung des Embryos oder sogar zu seinem Absterben im Mutterleib führen. Obwohl diese Mutationen sehr dazu beigetragen haben, unser Verständnis über die Funktion dieser Gene in der frühen Entwicklung des Embryos zu verbessern, erlauben sie es nicht, ihre Funktion während späterer Stadien oder im erwachsenen Tier zu untersuchen. Gerade dies ist aber oft wünschenswert, um menschliche Erbkrankheiten oder die Entstehung von Krebs am Mausmodell studieren zu können. 1994 gelang es zum ersten Mal, gezielte Genmutationen auf einen bestimmten Zelltyp zu beschränken. Rajewsky und seine Mitarbeiter bedienten sich dabei der Eigenschaften des Cre/LoxP-Rekombinationssystems. Mäuse, welche das DNA-Polymerase β-Gen (polβ) auf herkömmlichem Weg verloren ahtten, erwiesen sich als nicht labensfähig, und Fragen betreffend der Funktion dieses Proteins blieben unbeantwortet.Unter Verwendung der Cre/LoxP-Technologie gelang es den Forschern, den polβ-Knock-Out auf ein einziges Gewebe zu beschränken. Der die Mutation tragende Organismus war labensfähig un d Funktionsanalysen konnten unternommen werden, zum Beispiel die Rolle der Polymerase bei der somatischen Rekombination ‘;4’. Inzwischen ist es mittels Cre/LoxP möglich, jedes beliebige Gen in jedem beliebigen Gewebe oder Zelltyp und zu jedem gewünschten Zeitpunkt zu verändern.

Notes: Seen mit Wasser, so sauer wie verdünnte Essigsäure, so sauer wie manche Kraterseen, gibt es solche Seen in Deutschland? Ja, sie gibt es, und zwar sogar recht zahlreich in den alten und vor allem in den neuen Bundesländern. Alle diese Seen sind künstlicher Natur und treten im Zusammenhang mit dem Abbau von Bodenschätzen auf. Durch diesen Vorgang werden tiefere Schichten des Deckgebirges belüftet und mit Wasser versorgt, so daß eine chemische und vor allem mikrobiologische Oxidation von reduzierten Schwefelkver bindungen (Sulfiden) einsetzen kann. Dieselben Vorgänge laufe auch auf und in den Abraumhalden ab. Sulfide sind sehr häufige Begleiter von Braun- oder Steinkohlevorkommen. Ein wesentlicher Teil der Wasserkontaminationen im mitteldeutschen und Lausitzer Raum ist in der Tat mit der Braunkohleförderung verbunden. Ferner sind die meisten, abbauwürdigen Metallvorkommen ebenfalls in sulfidischen Erzen zu finden, so daß deren Abbau zu denselben Oxidation führt, die international als Als Mine Drainage bezeichnet werden.

Notes: Die Vielfalt des Lebens zu beschreiben, zu verstehen und zu bewahren gehört zu den wichtigsten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Dies ist mittlerweile auch auf allen Ebenen, regional, national wie international, erkannt und wird prioritär behandelt. Senckenberg ist in Deutschland eines der größten Institute, das diese Aufgabe mit neuem Schwung angeht. Die dabei entwickelte Infrastruktur steht getreu den Grundsätzen der “Blaue-Liste-Finanzierung” dem ganzen Land zur Verfügung.

Notes: Goethes eigenständige Untersuchungen zur Pflanzenchemie verknüspfen seine botanischen Studien mit seinen Arbeiten zur Farbenlehre. Bereits im Sommer 1796 begann er unter dem Einfluß von Alexander von Humboldt, die Wirkung des Lichts auf Pflan zen zu untersuchen. Zwanzig Jahre später protokollierte er die Experimente mit Pflanzenextrakten in seinem Notizbuch. Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden erst als nachgelassene Schriften 1906 veröffentlicht.

Notes: No Asbstract.

Notes: Eukaryotische Zellen sind hochorganisierte Strukturen, deren, Ordnung wesentlich von einem intakten Cytoskelett mitbestimmt wird. Mirotubuli, Aktin und Intermediärfilamente bilden komplexe Netzwerke in der Zelle, deren Organisation sehr dynamisch ist und sich kontinuierlich durch abbau vorhandener und Aufbau neurer Filamenta ändert. neben Strukturaufgabe erfüllen die Netzwerke wichtige Funktionen bei der intrazellulären Verteilung von Zellkomponenten beziehungsweise bei der Aufnahem oder Abgabe von Substanzen (Endo- und Exocytose). Prokaryoten hingegen besitzen kein vergleichbares Netzwerk, ihre Struktur wird weitgehend durch die als Exoskelett fungierends Zellwand gewährleistet, und Stoffaufnahme oder Sekretion erfolgen nicht organellvermitelt. Andere dynamische vorgänge wie die Chromosomenverteilung und die Zellteilung waren bisher nur sehr schlecht verstanden. Molekularbiologische Untersuchungen dieser beiden Vorgänge haben nun erste Hinweise ergeben, daß die prokaryotische Zelle wesentlich komplexer aufgebaut, ist, als bisher vermutet wurde und wahrscheinlich auch ein Cytoskelett besitzt.

Notes: In den letzten Jahren wurden immer mehr RNA-Editingprozesse entdeckt, welche die Abfolge der Nukleotidbausteine einer RNA nach der Abschrift aus dem zugehörigen Gen variieren. Mit der modifizierten Sequenz der Nukleotide ändert sich natürlich auch der Informationsgehalt der RNA - eine Proteinsequenz ist damit in diesen Fällen nicht mehr vollständig aus der DNA-Sequenz vorhersagbar. Teilweise verändert sich ein RNA-Molekül durch Editing so sehr, daß der Zusammenhang zwischen RNA und dem entsprechenden Gen in der DNA überhaupt nicht mehr zu erkennen ist.Inzwischen sind bei vielen verschiedenen Eukaryoten viele Spielarten des RNA-Editing bekannt. RNA-Editing kann einzelne oder mehrere Nukleotide einfügen und andere entfernen. Manche reife “richtige” mRNA ist in Trypanosomen nach dem RNA-Editing mehr als doppelt so lang wie die ursprüngliche Kopie des Gens. In anderen Fällen, insbesondere bei den höheren Eukaryoten von Moos bis Maus, verändern Desaminierungsreaktionen einzelne Basen in ihrer Identität. An spezifischen Orten einer RNA entsteht dabei aus einem Cytidin ein Uridin oder aus einem Adenosin- ein Inosinnukleotid. Sind diese Veränderungen in den mRNA-Editing in den mitochondrialen mRNAs der Pflanzen zur Regel. Hier ist praktisch jede mRNA vom RNA-Editing betroffen, das die vererbte Information an bis zu 1000 Positionen in den mRNAs korrigiert.

Notes: Die Verbrennung von großteils fossilen Kohlenstoffverbindungen hat seit Beginn der industriellen Revolution einen Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre von nahezu 30% bewirkt. Aus im Polareis eingeschlossenen Luftblasen ist bekannt, daß sich die Konzentration von 190 ppm (parts per million) zum Höhepunkt der letzten Eiszeit auf etwa 290 ppm um 1800 und heute durchschnittlich 364 ppm erhöht hat ‘;42’. Seit einigen Jahrzehnten ist die Zunahme der CO2-Konzentration in der Atomosphäre durch kontinuierliche Messungen belegt. Aufgrund der Eisbohrkerne wissen wir auch, daß der CO2-Pegel im Laufe der letzten 45000 Jahre immer zwischen 1990 und 290 ppm pendelte und nie aus dieser 100 ppm Bandlbreite ausbrach (Abbildung 1).

Notes: Bioindikatoren sind lebende Anzeiger für Umweltfaktoren. Flechten, die vordergründig unscheinbaren Doppelwesen aus Pilz und Alge, können auskunft über das Ausmaß der Luftbelastung einer Region geben. SIe werden in der Umweltüberwachung neben anderen Bioindikatoren unter Verwendung teilweise hoch standardisierter Verfahren eingesetzt. Mit entsprechender Anleitung können jedoch auch Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen 10 bis 13 oder erwachsene Laien Flechtenkartierungen durchführen und so Information über den Zustand der Luftqualität ihrer Region erhalten. Die gewonnenen Daten bieten eine gute Grundlage für weiterführend Auswertungen und Arbeiten im Bereich Stadt- oder Landschaftsökologie (Abbildung 1).

Notes: Das Photosystem II (PSII) ist der größte Pigment-Protein-Komplex in der Thylakoidmembran höherer Pflanzen, in eukaryotischen Algen und in prokaryotischen Cyanobakterien. Seine Funktion besteht in der Übertragung von Elektronen von Wasser auf Plastochinone, wobei Sauerstoff freigesetzt wird. Die Energie für diese Reaktion wird vom Sonnenlicht geliefert, welches über eine große Anzahl von Pigmenten (Chlorophylle, Carotinoide, Physcobiline) absorbiert wird. Nach deren Anregungen wird die Energie auf ein besonderes Chlorophyll, das P680 im Reaktionszentrum, weitergeleitet. Danach werden eine Reihe von Redoxreaktionen ausgelöst, die letztendlich zur Synthese von ATP und NADPH an der Photosynthesemembran führen. Die Sauerstoff-freisetzende (oxygene) Photosynthese scheint vor mehr als 3,8 Millionen Jahren etabliert worden zu sein, und die wesentliche Organisation und die Struktur des PSII sind während der Evolution des Pflanzenreichs weitgehend erhalten geblieben.In eukaryotischen Organismen (Pflanzen und eukaryotischen Algen) befinden sich die Gene für die PSII-Protein teilweise im Plastidengenom (Plastom) und teilweise im Kerngenom (Tabelle 1). Der Grund könnte folgender gewesen sein: Die im Zellkern vorhandenen Gene codieren entweder Komponenten, die au f der prokaryotischen Ebene noch nicht vorhanden waren (beispielsweise die luminalen 23 und 16 Kilodalton (kDa) Polypeptide), oder sie wurden vom cyanobakteriellen Genom nach der Endosymbiose in den Zellkern übertragen (beispielsweise das luminale 33 kDa Protein, siehe unten). Durch die Aufteilung der genetischen Information auf die beiden Kompartimente konnte die Symbiose stabilisiert werden, da der Eindringling nun nicht mehr unabhängig vom Wirt leben konnte. Obwohl die Mechanismen, welche die Expression der im Zellkern und in der Plastide codierten Gene steuern, sehr unterschiedlich sind und die Kopienzahlen der einzelnen Gene zwischen 1 und 10000 schwanken können, ist es erstaunlich, daß eine derartig effiziente Regulation der Expression und der Zusammenlagerung (Assemblierung) des Komplexes stattfindet.In diesemk Artikel sollen Form, Funktion, Biogenese und Evolution des PSII-Komplexesd von prokaryotischen blaugrünen Algen, Grünalgen und höheren Pflanzen verglichen werden. Weiterer Schwerpunkt ist die Lokalisation und Expression von Genen, die für Strukturkomponenten vom PSII codieren. Schließlich wird noch auf solche Komponenten eingegangen, die regulatorische Funktionen beui der Assemblierung dieses Multiproteinkomplexes besitzen.

Notes: Als Fertilitätsrate bezeichnet man die Zahl der Geburten pro Frau in ihrer Lebensspanne. Wenn Zu- Oder Abwanderung in einer Population gering sind, läßt eine Fertilitätsrate von 2,0 eine konstante Bevölkerungszahl erwarten. Bei der Entwicklung der Erdbevölkerung beobachtet man in den industrialisierten Ländern derzeit keinen Anstieg. Die Fertilitätsrate liegt in den USA bei 2,1 und in Europa durchschnittlich bei 1,4. Mit 1,2 und 1,15 haben Italien und Spanien dabei die weltweit niedrigsten Fertilitätsraten. Somit ist örtlich sogar ein Bevölkerungsrücksgang zu erwarten. Auch in ostasiatischen Ländern wie China und Korea hat sich der Bevölkerungszuwachs verlangsamt. In Südasien und in afrikanischen Ländern wie China und Korea hat sich der Bevölkerungszuwachs verlangsamt. In Südlich der Sahara finden wir jedoch nach wie vor relativ hohe Gebeurtenraten. Im westafrikanischen Nigeria liegt die Fertilitätsrate bei 6,3. Für Indien und Pakistan werden Werte von 3,5 und 5,6 angegeben. Es gibt also noch viele Regionen mit einer hohen Fertilitätsrate. Manche Wissenschaftler gehen sogar davon aus, daß sich die Zahl entsprechender Staaten eher noch erhöhen wird ‘7’. Deshalb weichen auch die Schätzungen voneinander ab, bei welcher Bevölkerungszahl Wachstumsstillstand eintreten wird. Viele Demographen gehen davon aus, daß sich die Erdbevölkerung bis zum Jahr 2050 bei 10 Milliarden stabilisieren wird ‘9’. Andere schätzen, daß danach ein weiterer Ansteig auf etwa 12 Milliarden menschen zu erwarten ist ‘7’. Der Rückgang der Geburtenzahlen in den industrialisierten Ländern wurde mit kontrazeptiven Maßnahmen erzielt, die uns schon lange zur Verfügung stehen und die gut eingeführt sind. Auf den ersten Blick Sch eint es somit aus bevölkerungspolitischer Sicht auf dem Gebiet der Kontrazeption keinen zwingenden Bedarf für Neuentwicklungen zu geben. Dennoch sind Forschungsaktivitäten im Gang, die auf eine pharmakologische Kontrazeption beim Mann gerichtet sind. Im vorliegenden Artikel werden neben den traditionellen Möglichkeiten, die dem Mann zur Kontrazeption offenstehen, der wissenschaftliche Hintergrund und der Entwicklungsstand einer “Pille für den Mann” vorgestellt.

Notes: Generell ist der Markt für gentechnisch veränderte Pflanzen und daraus hergestellte Produkte in den letzten Jahren gewachsen. In Deutschland zeigen sich indessen eher verhaltene Auswirkungen dieser Entwicklung ‘3’. Die wirtschaftliche Entfaltung der Gentechnik und Biotechnologie ist in Deutschland noch gering. Als ein Maß für den Entwicklungsstand der Gentechnik in der Pflanzenzüchtung ‘2’ und damit unter anderem auch deren Auswirkung auf die Futter- und Lebensmittelproduktion kann die Anzahl von Freisetzungsvorhaben mit gentechnisch veränderten Organismen (GVO) gelten. Von den rund 1300 Freisetzungsvorhaben im Bereich der EU entfallen 90 auf Deutschland. Im Vergleich zu den anderen EU-Mitgliedsstaaten rangiert Deutschland damit auf dem siebenten Platz.

Notes: Primäre Aufgabe der Pflanzenzüchtung ist es, Sorten zu schaffen, die unter den jeweils gegebenen hohe und stabile Erträge mit der jeweils geforderten Qualität des Ernteproduktes liefern. In methodischer Hinsicht ist Pflanzenzüchtung die konsequente Anwendung genetischer Grundlagen, wie der Mendel'schen Vererbungsregeln und der Gesetzmäbigkeiten der quantitativen Genetik. Während die Methoden der klassischen Pflanzenzüchtung in Abhängigkeit von den botanischen Gegebenheiten der zu bearbeitenden Kulturpflanzen im wesentlichen auf der Anwendung qualitative und quantitativgenetischer Gesetzmägkeiten beruhe, haben in den vergangenen Jahren insbesondere Zell und molekularbiologische Methoden - zusammenfassend als “Biotechnologie” bezeichnet - verstärkt Eingang in die praktische Pflanzenzüchtung gefunden. Ihre Nutzung eröffnet neue Wege.

Notes: Umfragen zur Nutzung gentechnischer Verfahren in der Lebensmittelproduktion, an verschiedenen Orten von unterschiedlichen Organisatioonen durchgeführt, haben stets ein ähnliches Ergebnis: etwa 60-70 % der Verbraucher lehnen den Einsatz der Gentechnik bei der Lebensmittelproduktion ab. Nach den Gründen befragt, geben sie an, daß sie die Gentechnik in bezug auf Gesundheit und ökologische Folgen für gefährlich halten. Weiterhin führen 50-60 % der Befragten aus, daß sie die bestehenden Gesetze zur Kontrolle der “Grünen Gentechnik” für nicht ausreichend halten. Würde man Kenntnisse und Urteil gemeinsam abfragen, so ergäbe sich vermutlich, daß die meisten Regeln und Gesetze in den Bereichen Pflanzenzüchtung, Feldanbau und Produktvermarktung unseren Mitbürgern - selbst Biologen - unbekannt sind. Deshalb soll nachfolgend der Versuch unternommen werden, das gesetzliche Regelwerk darzustellen, welches bei der Züchtung von Saatgut, von der Forschung bis zu Vermarktung und Anbau, zu beachten ist. Dabei soll besonders das Nebeneinander beziehungsweise das Ineinandergreifen der verschiedenen Regelungsbereiche erläutert werden (siehe auch Abbildung 1). Eine Geneüberstellung der europäischen und der US-amerikanischen Rechtssituation hinsichtlich der Zulassung gentechnisch veränderter Pflanzensorten soll den Hintergrund für den Forderungskatalog an den europäischen Gesetzgeber abgeben.

Notes: Die “bovine spongiforme encephalopathy” (BSE) wurde 1986 in britischem Rindvieh diagnostiziert ‘36’. vorliegende Ergebnisse zeigen, daß die Krankheit durch Zustaz von kontaminiertem Tier-und/oder Knochenmehl entstand, das einen Scrapieähnlichen Erreger (siehe unten) enthielt, der von Schafen oder Rindern stammte ‘37’. Der orale Weg der Infektion konnte durch Verfütterung von hirnhomogenaten BSE erkrankter Rinder an Ziegen experimentell belegt werden ‘2’.Es wurde schon Anfang des jahrhunderts empfohlen, Proteinzustz Futtermitteln beizumischen. Die Verfütterung an Wieder käuer wurde in verschidenen Ländern praktiziert ‘8’. Sie stellt keine Besonderheit der britischen Agrarindustrie dar.In diesem Artikel soll ausgeführt werden, was Tiermehl ist, wie es produzxiert und wie es in der amtlichen Futtermittelkontrolle nachgewiesen wird. Es wirde die Kontamination von Futtermitteln für Wiederkäuer mit Spuren von Bestandteilen tierischer Herkunft im Produktionsprozeß dargestellt und das Problem des Nachweises solcher Sputren in Futter diskutiert. Abschließend wird auf die Zukunft des Produktes “Tiermehyl” im Zusammenhang mit Alternativen zur bestehenden Entsorgung toter tierischer Körper und von Schlacht abfällen eingegangen.

Notes: Zu den faszinierendsten “Waffen” im Tierreich gehören die Gifte. Auch viele Insekten setzen Gifte ein, zum Beispiel als Wehrgifte, wie sie von den staatenbildenden sozialen Hymenopteren, den Bienen, Hornissen und Faltenwespen bekannt sind. Die Wirkung dieser Gifte ist aufgrund ihrer medizinischen Bedeutung bereits intensiv untersucht. Über die Art und Weise der Giftinjektion sowie die Wirkungsweise der Gifte solitär lebender Wespenarten, etwa von Weg- und Grabwespen, ist vergleichs weise wenig bekannt. Eine Besonderheit der solitären Wespenarten ist, daß ausschließlich ihre Weibchen Insekten oder Spinnen jagen, um ihre künftige Brut zu versorgen. Spezielle jagdstrategien verringern dabei die Gefahr, daß potentielle Beutetiere die jagenden Wespenweibchen früch zeitig entdecken. Ist ein Beutetier optisch und/oder chemisch identifiziert. wird es je nach Wespenart durch einen oder mehrere Stiche paralysiert (gelähmt). Anfängliches Abwehrverhalten, selbst größerer Beutetiere, wird auf diese Weise unterbunden, und die Opfer können an einen sicheren Ort, ein Nest oder eine umfangreiche Nestanlage mit günstigem Mikroklima, gebracht werden, wo anschließend ein Ei abgelegt wird. Die sich auf ihrem Wirt entwickelnde Larve ist so vor dem Zugriff durch Feinde geschützt.Die an der Beute als Folge eines Stiches zu beobachtenden Giftwirkungen reichen von der vollständigen Paralyse, also dem totalen, in einigen Fällen auch irreversiblen Verlust der Fähigkeit, such zu bewegen, über vielfähigkeit, sich zu bewegen, über vielfältige, durch sas Gift bewirkte auffällige Verhaltensänderungen. Im Hinblick auf das Nervensystem lassen sich peri pher und zentral wirkende Gifte unter sscheiden, wobei der Wirkort durch das Stechverhalten der Wespe vorgegeben sein kann.

Notes: Der Nachhaltigkeitsgedanke bei der Nutzung der Natur ist, zumindest als Begriff, jedermann bewußt. Daß es selbstverständlich auch nicht-nachhaltige Umweltnutzungen gibt, wird uns klar, wenn wir an die überdüngten, blaualgen verseuchten Gewässer insbesondere in den neuen Bundesländern denken, uns die Hochwässer in den süddeutschen Flüssen dieses Frühjahrs vor Augen führen, durch die Braunkohletagebau-Regionen Mitteleuropas fahren oder uns die Wasser- oder Winderosionsprobleme in deutschen Landschaften vergegenwärtigen. Dies sind nur einige, willkürlich zusammengestellte Beispiele. Das Institut für Gewässerökologie (IGB) versucht, den Gedanken der nachhaltigen Bewirtschaftung von Binnengewässern zu präzisieren und in aktuelle Forschungsarbeiten umzusetzen.

Notes: Die heutigen Wälder, die man in Europa vorfindet, waren nicht immer dort. VOr 22000 Jahren - im Hochglazial - gab es nur im Mittelmeergebiet die klimatischen Voraussetzungen für das Wachstum von Bäumen. Allerdings waren dies meist keine dichten Wälder, sondern Steppen mit einzelnen Baumgruppen. Das bedeutet jedoch, daß die heute in Europa wachasenden Bäume während der letzten 12000 Jahre - also seit dem Ende der letzten Eiszeit - nach Mittel- und Nordeuropa eingewandert sein müssen. Am Beispiel der Waldbäume Eiche (Quercus), Hainbuche (Carpinus), Fichtet (Picea) und Tanne (Abies) soll diese Einwanderung aufgezeigt werden.

Notes: Quecksilber und seine Verbindungen haben trotz ihrer Giftigkeit vielfältige medizinische und industrielle Anwendungen. Die Nutzung des Quecksilbers durch den Menschen hat jedoch erhebliche Umweltbelastungen, insbesondere quecksilberbelastete Abwässer und Böden, zur Folge, die auch mit physikalisch-chemischen Sanierungsverfahren nicht befriedigend beseitigt werden können, da die Verfahren häufig teuer oder nicht spezifisch genug sind. Mikroorganismen haben im Laufe ihrer Evolution einen Mechanismus entwickelt, um Quecksilberverbindungen zu entgiften. Er beruht auf den Aktivitäten von zwei durch das mikrobielle mer-Operon codierten Enzymen, Quecksilberreduktase und Quecksilberlyase, die in der Lage sind, Organoquecksilberverbindungen und ionuisches Quecksilber in metallisches Quecksilber zu überführen. Die mikrobielle Quecksilberreisistenz kann eingesetzt werden, um quecksilberhaltige Abwasserströme mittels eines einfachen, umweltfreundlichen Verfahrens zu reinigen.Innenansicht einer Chlor-Alkali-Elektrolyseanlage zur Gewinnung von Chlor und Natronlauge nach dem Amalgamverfahren. Bei diesem Prozeß wird auch heute noch in großem Umfang Quecksilber eingesetzt. In den Elektrolysezellen dieser Halle befinden sich insgesamt etwa 50 Tonnen Quecksilber.

Notes: Die fossile Überlieferung aus den letzten präkambrischen Jahrmillionen deutet darauf hin, daß gelatinös organisierte Formenj, also quallenähnlich gebaute Organismen, die das marine Pelagial (den freien Wasserkörper des Meeres) besiedelten ‘3’. Was sie dort vorfanden war jedoch wenig labensfreundlich. Zwar wimmelte das Meer von bakterien und Protozoen, aber im wesentlichen waren die riesigen Wasserräume leer und unbesiedelt. Crustaceen und andere Organisationsformen waren - wenn die Befunde stimmen - noch in der Entwicklungsphase beziehungsweise noch nicht zu der pelagischen Lebensweise übergegangen. Wie überlebten die quallenförmigen Organismen in dieser Umwelt, und warum leben sie noch heute in allen Bereichen des Meeres, von der Flach- bis in die Tiefsee, von den Polen bis zu den Tropen? Der pelagische Lebensraum beinhaltet Tausende von Arten, die viel “höher” organisierten Gruppen angehören, die schneller und kräftiger sind. Wieso wurden die gelatinösen Plankter nicht in irgendeine skurrile Nische gedrängt oder über die Konkurrenz völlig ausgeschaltet? Mögliche Antworten auf diese Fragen finden wir in der Gegenwart.

Notes: Nach dem Grundsatz “Vermeiden geht vor Wiederverwertung oder Recycling und letzteres vor Ablagerung auf einer Deponie”, schreibt das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz 3 zwingend die Wiederverwertung von Wertstoffen vor. Schlacke aus Müllheizkraftwerken (MHKWs) wird vom Gesetzgeber als ein Wertstoff klassifiziert und unterliegt damit dem Wiederverwertungszwang. Verwendung findet die MHKW-Schlacke im Straßenbau als Ersatz für Sand und als Versatzmaterial in au fgelassenen Bergwerken. Während der letztere Verwendungszweck relativ unumstritten, wenn auch sehr teuer ist, stößt der erstere auf herbe Kritik seitens ökologisch orientierter Gruppen, insbesondere wegen des hohen Schwermetallgehalts der MHKW-Schlacke. Dieses geschieht unbeschadet der Tatsache, daß der Einsatz von Schlacke als Baumaterial starken Einschränkungen unterliegt, die insbesondere einen Kontakt der Schlacke mit Grundwasser und Niederschlägen und damit eine Elution ausschließen ‘6’. In Zukunft dürfte die Schlackeproblematik noch mehr als bisher Gegenstand umweltpolitischer Disku ssion sein, da ab dem Jahre 2005 alle herkömmlichen Hausmülldeponien für unverbrannten Restmüll de facto geschlossen werden. Dieses wird zwangsweise zu einer vermehrten Verbrennung von Restmüll und somit zu einer verstärkten Schlackeproduktion führen. Damit erhebt sich erneut die Frage nach der Wiederverwendung von Schlacke und damit nach ihrer Umweltverträglichkeit. Als sowohl ökonomisch als auch ökologisch vertretbare Alternativen stehen bislang nur neue kostengünstige Formen der Deponierung im Raum. Der folgende Artikel befaßt sich mit dem Pro und Contra der Wiederverwendung von MHKW-Schlacke aus Sicht der Pflanzenphysiologie und gibt eine Übersicht über die Streßfaktoren, denen Pflanzen bei der Kultur auf Schlacke ausgesetzt sind.

Notes: Für einen landwirtschaftlichen Anbau in Deutschland ist die Entwicklung von traansgenen Sorten beim Winterraps zur Zeit am weitesten gediehen, weshalb das Thema Gentechnik für diese Pflanzenart besondere Aktualität besitzt. Überdies erfolgt die züchterische Sortenentwicklung bei jeder Kulturpflanze prinzipiell in denselben Schritten. Es erscheint hilfreich, sich diese an einem erfolgreichen Beisiel zu vergegenwärtigen, will man die neuen Methoden der Biotechnologie mit den bisher in der Pflanzenzüchtung gebräuchlichen vergleichen und sachgerecht bewerten.

Notes: Gentechnikspezifische rechtliche Vorgaben sind beim Herstellen von gentechnisch veränderten Pflanzen (GVP), Arbeiten mit GVP und dem Vermarkten von GVP einzuhalten. Diese reichen von der Anmeldung oder Genehmigung der gentechnischen Arbeit in einer gentechnischen Anlage, der Dokumentation der Arbeiten, bis zu den erforderlichen Genehmigungen von Freisetzungen oder des Inverkehrbringens der GVP.Die Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben erfordert ebenso wie die praktische Überwachung geeignete Nachweisverfahren. Nach einer kurzen Darstellung der gesetzlichen Etikettierungsvorschriften für gentechnisch veränderte Organismen sollen diese Verfahren hier vorgestellt werden.

Notes: Vielfalt in allen Erscheinungsformen kennzeichnet schon die unbelebte und in noch stärkerem Maße die belebte Natur. Dagegen drängt die Nutzung von Naturkräften durch den Menschen, insbesondere in ihren weiter entwickelten und technisierten Formen stets auf Vereinfachung. So werden landwirtschaftliche Kulturpflanzen bei ein- bis mehrjähriger Nutzung im Regelfall in Reinkultur angebaut, ganz im Gegensatz zur standorttypischen Artenvielfalt eines natürlichen Pflanzenbestandes. Lediglich die verbliebene Unkrautflora erinnert dann and die ursprüngliche Artenvielfalt einer Pflanzengesellschaft. Es kommt hinzu, daß sich landwirtschaftlicher Pflanzenbau auf nur wenige anbauwürdige Kulturpflanzenarten konzentriert. Weltweit nimmt das Ackerland etwa 10 % der Landoberfläche der Erde ein, die mit nur etwa 30 Kulturpflanzenarten von überregionaler Bedeutung bestellt werden. Allein 37,4% davon sind dem Anbau von nur dreif für die Ernährung der Menschheit besonders bedeutsamen Arten (Weizen, Resi und Mais) gewidmet. In Deutschland werden gegenwärtig sogar 33% der Landoberfläche als Ackerland genutzt. Von den insgesamt etwa 14 bei uns häufiger anzutreffenden Kulturpflanzenarten besetzen die drei dominierenden Arten (Winterweizen, Mais und Wintergerste) dabei 48% der Anbaufläche. Landwirtschaftlicher Pflanzenbau wird also generell artenarm betrieben.Die zweite Ebene bilogischer Vielfalt im landwirtschaftlichen Pflanzenbau stützt sich auf die mehr oder weniger regelmäßige Folge verschiedener in Reinkultur angebauter Kulturpflanzenarten. Bozogen auf die Gesamtfläche eines Betriebes order die Feldflur einer Gemeinde ergibt sich dann noch immer ein abwechslungsreiches Gesamtbild verschiedener Aussaat-, Blühund Erntezeiten. Für artenreiche Fruchtfolgen lassen sich darüber hinaus viele, für die Bodenbewirtschaftung vorteilhafte Argumente anführen. Die hohe Schlagkraft der vollmechanisierten Betriebe und die beliebige Verfügbarkeit von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln in Verbindung mit artunterschiedlichen Ertrags- und Preisrelationen haben jedoch auf intensive bewirtschafteten Betrieben in günstigen Lagen zu einer oft drastischen Reduktion der Pflanzenproduktion (auf den Anbau von nur noch drei, manchmal sogar nur zwei Arten) geführt, von denen der jeweils höchste Beitrag zur Deckung der Betriebskosten erwartet werden kann.Inzwischen hat sich jedoch die Erkenntnis durchgesetzt, daß die Aufrechterhaltung “biologischer Diversität” ein wesentliches Element zur Sicherung der “Nachhaltigkeit” der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion darstellt. Dies hat in der Konferenz von Rio (1992) im Rahmen der Agenda 21 zum Abschluß einer “Konvention über Biologische Vielfatl” geführt, der auch die Bundesrepublik Deutschland beigetreten ist.Mit dem Begriff biologische Vielfalt werden in dieser Konvention nicht nur Naturschutzverpflichtungen zur Sicherung des Erhalts bedrohter Tier- und Pflanzenarten übernommen, sondern es geht zu einem wesentlichen Teil auch um die 3. Ebene der biologischen Vielfalt in Form der genetischen Vielfalt innerhalb der für die Welternährung grundlegend bedeutsamen Kulturpflanzenarten. In diesem Zusammenhang soll hier gefragt werden, ob mit der Einführung transgener Nutzpflanzen neben ihrem wirtschaftlichem Nutzen auch Risiken für die biologische Vielfatl verbuden sind.

Notes: Es ist schon erstaunlich: Man setzt sich eine einfache Brille auf, die als “Gläser” zwei farblose Folien enthält, und schon spielt die räumliche Sehwelt verrückt. Farbige Felder in bunt gemusterten Flächen springen in der Wahrenhmung auf uns zu, und andere weichen zurück. Betrachtet man eine Person vor dunklem Hintergrund, die einen roten Pullover and eine blause Hose anhat, so sieht man die obere Hälfte viel näher als die untere. Und noch verrückter: Ähnlich wei bei Michael Endes “Scheinriese” Tur-Tur ‘1’ nimmt der Tiefeneindruck zu, je weiter man sich von dem betrachteten Objekt entfernt. Wie kommt dieser Effekt zustande?Das Grundprinzip der ChromaDepth-Brille (C3DTM glasses), die von der Firma Chromatek in Georgia/USA hergestellt wird, ist die Farbdispersion: Rotes Licht wird durch das Gitter der brillenfolie stärker seitlich abgelenkt (gebeugt) als blaues Licht (Abbildung 1). Das dies für beide Augen gegensinnig erfolgt, ergeben sich Bildunterschiede zwischen rechtem und linkem Auge; Disparitäten, die das Sehsytem im Gehirn wie gewohnt als Raumtiefe deutet(Farbtiefeneffekt, Abbildung 2) Deshalb seiht man mit der ChromaDepth-Brille bunt gemusterte Flächen räumlich, genauer formuliert: Setzt man die Brille auf, so springen die Bilder, die wir mit unseren beiden Augen sehen, etwas aufeinander zurote Bildteile mehr, blaue weniger, Die Folge ist: Vor dunklem hintergrund erscheinen rote Flachen näher als blaue. Vor hellem Hintergrund ist es genau umge Kehrt: Rot erscheint hinter Blau. Das Ausmaß der wahrogenommenen Tiefe ist beträchtlich. So scheint der rote Fleck eines Laser-Pointers, auf eine vier Meter entfernte weiße Wand fällt, 110 Zentimeter vor dieser Wand in der Luft zu schweben. Im einzelnen kan der Sachverhalt sehr kompliziert sein. Auch wenn wir meinen, eine bestimmte Farbe zu sehen, handelt es sich in Wirklichkeit meist um ein kompliziertes Gemisch verschiedener Wellenlängen, die alle mit der ChromaDepth-Brille auseinan-dersortiert werden und ganz unerwartete Tiefenstaffelungen erzeugen können.

Notes: Scheinbar hat es Vortelie, Zwitter zu sein. Die Erstbesiedlung neuer oder gestörter lebensräume wird durch die Möglichkeit zur Selbstbefruchtung vereinfaht oder bei Abwesenheit von Sexualpartnern sogar erst möglich. Aus einem einzigen Samen einer selbstbestäubenden Pflanze kann sich bei gleichzetig hoher Reproduktionsrate, schnell eine große Population aufbauen. Viele kleine Brassicaceen (Kreuzblülter), wie etwa die Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana, sind dafür gute Beispiele. Doch uneingeschränkte Selbstbefruchtung hat offensichtliche Nachtelie. Ungünstige Mutationen häufen sich im Genom an, und die durch Durchmischung des Erbgutes bewirkten heterosiseffekte entfalten sich nicht. Daher finden sich in etwa der Hälfte aller pflanzenfamilien Arten, bei denen Selbstbefruchtung (Autogamie) ausgeschlossen ist ‘5’. Verbreitete Mechanismen, die eine Allogamie (Frembdefruchtung) begünstigen, sind unterschiedliche Reifezeitpunkte und -orte der weiblichen und mänlichen gameten auf einer Pflanze oder die Diözie (Zweihäusigkeit), bei der weibliche und männliche Gameten auf unterschiedlichen Individuen gebildet werden. Weiterhin gibt es eine Vielzahl morphologischer Barrieren, die das zufällige Bestäuben mit dem eigenen Pollen behindern und Pflanzen häufig an Tiere als Pollenüberträger von Blüte zu Blüte binden. “Echte” selbstinkompatible pflanzen können den eigenen Pollen oder den der “näheren Verwandtschaft” erkennen und abn der Befruchtung hindern, sie sind aber nicht etwa steril, wie der früher gebrächliche Begriff Selbststerilität nahelegte, da sie fertile Gameten bilden. Erkannt wurde das Phänomen schon 1764 von Köreuter für die Königskerze Verbascum phoenichicum, doch die erste eingehende Analyse und Zusammen fassung dieser Daten und eigener Befunde erfolgte später (1867) durch Charles Darwin. Er erkannte als erster, daß die beobachtete Unfruchtbarkeit durchaus als “Begabung” angesehen werden kann.Viele landwirtschaftlich genutzte Arten sind heute selbstkompatibel, weil im Laufe ihrer Kulturgeschichte die Selbstinkompatibilitäts- Mechanismen verlorengegangen sind oder bewuß darauf verzichtet wurde. Dies hat gute Gründe: Einer davon ist vor allem eine Ertragssteigerung durch die ungehinderte (Selbst-) Befruchtung. Allerdings ist mit solchen Pflanzen die Produktion von Hybridsaatgut zur, “Handarbeit” des Züchters geworden. Im Zeitalter teurer menschilcher Arbeitskraft hat daher jede Art von Pollensterilität nicht zu unter schätzende wirtschaftliche Bedeutung gewonnen. Die (Rück-) Übertragung eines funktionierenden Selbstinkomatibilitätssystems auf kulturpflanzen erscheint hier als ein Lösungsweg, insbesondere da solche Pflanzen weiterhin fertilen Pollen produzieren könnten, also nicht steril wären. Allerdings ist man heutzutage noch zu weit von einem umfassenden Verständnis der natürlichen Selbstinkompatibilitäts Systeme entfernt, um deren übertragung auf selbstkompatible Methoden, erreichen zu Können.

Notes: Nur bei wenigen Wachstumsprozessen wird eine so groß Genauigkeit gefordert und erreicht wie bei der Abstimmung der Augenlänge auf die Brennweite von Linse und Hornhaut. Wenn das Auge um nur ein Prozent zu lang ist, besteht bereist eine Kurzsichtigkeit (Myopie) von fast einer Dioptrie (dpt). Dabei fällt die Sehschärfe in der Ferne auf etwa ein Drittel. ab. Ist das Auge daggen zu kurz (Weitsichtigkeit-Hyperopie), so kann man zwar in der Ferne meist noch gut sehen, aber die Arbeit in der Nähe wird schwierig, weil mehr Akkommodation aufgebracht werden muß. Die hat nichts mit der “Alterweitsichtigkeit” (Presbyopie) zu tun, wo zwar der Bau des Auges normal ist, aber der altersbedingte Verlust der Akkommodation scharfes Sehen in der Nähe unmöglich macht.Beim Menschen, einigen Afen und Vögeln erreicht die Abbildungsgüte im Bereich der Stelle des schärfsten Sehens (Fovea) die Grenze der physikalischen Möglichkeiten. Nicht optische Schwächen oder Ungenauigkeiten im Bau des Auges, sondern die Lichtbeugung an der Pupille, die zwangsläufig aus den Welleneigenschaften des Lichtes folgt, begrenzen weitere Auflösung. Es ist schwer vorstellbar, wie diese Genaukeit erreicht werden kann, wenn nicht eine Steuerung des Wachstums durch einen rückgekoppeltn Regelkreis erfolgt, der sein Fehlersignal aus dem Netzhautbild entnimmt. Bis vor wenigen Jahren herrschte dennoch die Meinnung vor, daß das Augenlängenwachstum weitgehend genetisch bestimmt ist. Inszwischen ist aber durch Experimente mit brillentragenden Hühnern und Affen gezigt worden, daß “normale” Seherfahrung tatsächlich Voraussetzung für genaues Wachtsum ist. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind noch nicht vollständig aufgeklärt, ber bisherige Ergebnisse lassen Schlüsse über mögliche Ursachen von Kurzsichtigkeit zu.

Notes: Kein Schiff überquert sden Ozean ganz ohne blinde passagiere. Muscheln undAsseln bohren sich in Holzplanken. Algen und Seepocken heften sich mi Unterwasserbereich an die Schiffsrümpfe. Planktische sporen und Larven gelangen in das Ballastwasser, das jedes moderne Schiff zur Stabilisierung mit sich führt ‘1 und 3’. Je größer und schneller ein Schiff ist, desto, besser ist dies für die unbeachteten Tramper der Weltmeere. Wer solch eine lange Seereise überlebt, ist auch widerstands- und anpassungsfähig genug, um sich an neuen Küsten zurechtzufinden (Abbildung 2). Günstige Gelegenheiten zur Mitreise ergeben sich auch, wenn Austern oder andere Meerestiere für die Weiterzucht an ferne Küsten versandt werden. Solch ein Handel hat weltweit zugenommen, ebenso wie der interkontinentale Schffsverkehr. Diese Entwicklung führte dazu, daß mehr und mehr Arten zu Bewohnern weit voneinander entfernter Küsten wurden. Der mensch half die natürlichen Ausbreitungsbarrieren zu überwinden und leitete eine Globalisierung der Lebensgemeinschaften an den Küsten ein. - Welchen Umfang aber hat dies im Bereich der Nordsee angenommen? - Welche ökologischen Konsequenzen ergeben sich? - Kann und soll dieser Trend aufgehalten werden? - Diese brisanten Fragen stellen sich weltweit für die Meeresküsten und ebenso auch für die Süßwasser und das Land ‘11-13’.