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Monitoring der Umweltwirkungen von gentechnisch veränderten Organismen in Baden-Württemberg - Methodenetablierung und Aufnahme der

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Kandeler, Ellen; Benter, Doreen; Hafner, Jenny; Rueß, Dagmar; Tscherko, D.

2006

Projektbericht - Abschlussbericht

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Beschreibung

Ziel dieses Projektes ist die Definition einer "Baseline" zu bodenmikrobiellen Eigenschaften von 18 Grünlanddauerbeobachtungsflächen Baden-Württembergs als Grundlage zum Monitoring von gentechnisch veränderten Organismen (GVO). Daneben sollen Methoden etabliert werden, um künftig ein praktikables und kostengünstiges Verfahren des Umweltmonitorings zu ermöglichen. Besonderes Augenmerk wird hierbei auf die funktionelle Charakterisierung (Bodenenzymaktivität) der Mikroorganismengemeinschaft des Bodens gelegt. Es wurden die Aktivitäten von der ß- und α-D-Glucosidase, N-Acetyl-Glucosaminidase, Xylosidase, Cellobiosidase, sauren Phosphatase, L-Leucin- und L-Tyrosinaminopeptidase mittels Fluoreszenz-Methode bestimmt. Mithilfe dieser angewandten Fluoreszenz-Methode können gleichzeitig mehrere Bodenenzyme aus dem Kohlenstoff-, Phosphor- und Stickstoffkreislauf analysiert werden. Zudem lieferte diese elegante und zeitsparende Methode, ebenso wie die kolorimetrischen Bestimmungen der Invertase-, Xylanase- und Proteaseaktivität, gut reproduzierbare Daten. Die Variationskoeffizienten für beide Methoden bezüglich der analytischen Wiederholung lagen im üblichen Bereich für Bodenanalysen. Mittels Diskriminanzanalyse erfolgte die funktionelle Charakterisierung der Bodenmikroflora der unterschiedlichen Vegetationsgruppen. Die "Halbtrockenrasen mit viel Bromus erectus" sowie die "versaumten Halbtrockenrasen" zeigen deutliche Übereinstimmung. Die "beweideten Magerrasen" stehen den Halbtrockenrasen nahe, zeigen aber Unterschiede aufgrund der Düngeeffekte durch Beweidung. Von diesen drei Gruppen separieren sich deutlich die "Magerrasen mit dominierend Molinia caerulea" und die "Borstgrasrasen". Diese Auftrennung der Vegetationseinheiten erfolgt hauptsächlich durch den pH-Wert und die Xylosidaseaktivität. Im Allgemeinen bestätigen Boxplots einzelner mikrobieller Eigenschaften diese Clusterbildung der verschiedenen Vegetationstypen.

Im zweiten Projektteil werden zur Aufklärung der strukturellen Diversität die Phospholipidfettsäuren (PLFA) und die DNA (anhand der Denaturierenden Gradienten Gel Elektrophorese (DGGE)) untersucht und mithilfe der hierarchischen Clusteranalyse als Dendrogramme dargestellt. Weitere Probennahmen ermöglichen einen zuverlässigen Vergleich der Methoden und die Charakterisierung der "Baseline" im zeitlichen Verlauf. Zur ökologischen Bewertung der Vegetationseinheiten für umweltpolitische Entscheidungen (z.B. Risikoabschätzung) wird ein Fuzzy Logic Verfahren vorgeschlagen.