Research projects

Project Details:
Helminthen entwickeln sich über unterschiedliche Stadien und müssen sich unterschiedlichen Umgebungsgegebenheiten anpassen. Besonders der Übergang von der freilebenden zur parasitären Form stellt einen bedeutenden Wechsel der Lebensweise dar. In diesem Projekt sollen die Unterschiede und Anpassungen der verschiedenen Stadien hinsichtlich ihrer Fettsäuremuster untersucht werden. Des Weiteren soll untersucht werden, in wieweit die Umgebung (Kultivierungsbedingungen) die Muster der Fettsäuren beeinflussen und in welchem Maße die Parasiten zur Eigensynthese von Fetten in der Lage sind.

Project Details:
Die mögliche Belastung von Kinderspielplätzen mit parasitären Stadien von Haus- oder Wildtieren ist von bedeutendem öffentlichem Interesse. Um Aussagen über ein potentielles Vorkommen von verschiedenen Wurmeiern auf Kinderspielplätzen im Stadtgebiet Hannovers treffen zu können, werden ca. 50 Spielplätze im monatlichen Abstand beprobt und auf parasitäre Stadien untersucht. Im Falle des Nachweises von Spulwurm- oder Taenia-Eiern, bei welchen eine morphologische Artbestimmung nicht sicher möglich ist, sollen sich molekulare Differenzierungsverfahren anschließen.

Project Details:
Die rekombinante Expression von Proteinen in prokaryotischen Systemen wie E. coli erlaubt zwar eine Herstellung im großen Maßstab, jedoch werden die synthetisierten Proteine posttranslational nicht durch Glykosylierung oder Phosphorylierung modifiziert. Dies kann nicht nur Funktionsbeeinträchtigungen oder gar den Funktionsverlust von Proteinen zur Folge haben, sondern auch den Verlust immunogener Strukturen. Die Verwendung von Pflanzen als Expressionssystem bietet neben dessen Fähigkeit zur posttranslationalen Modifikation weiterhin ein nach der "Ernte"" nachwachsendes System und die Möglichkeit der Aufbewahrung als Samen für eine spätere Verwendung. Der Einsatz großwüchsiger Pflanzen wie beispielsweise Tabak verspricht zudem große Ausbeuten des rekombinanten Proteins. Daher sollen zwei Enzyme des bovinen Lungenwurms in Tabakpflanzen entsprechend posttranslational modifiziert und damit funktionell exprimiert werden, um nachfolgend Enzymaktivitätsstudien oder Immunisierungsversuche von Rindern durchführen zu können."

Cooperation Partners:

Prof. Dr. Hans-Jörg Jacobsen und Dr. Fathi Hassan, Institut für Pflanzengenetik, Leibniz Universität Hannover

Project Details:
Die Sequenzierung des Transkriptoms von Dermanyssus gallinae soll erste Einblicke in die Genprodukte des Geflügelparasiten geben. Die bioinformatischer Analyse soll helfen, mögliche Vakzinekandidaten oder Angriffspunkte für Akarizide ausfindig zu machen.

Cooperation Partners:

Dr. Lucy Poveda, Functional Genomics Center Zurich

Dr. Weihong Qi, Functional Genomics Center Zurich

Funding: Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst, 251.000 EUR

Project Details:
Im Zuge des prognostizierten Klimawandels werden die CO2-Gehalte in der Atmosphäre ansteigen und Trockenperioden zunehmen. Die Bedeutung dieser klimatischen Veränderungen auf Wachstum und Stoffwechsel von Pflanzen, die bei Nutztieren als Futterkomponenten eingesetzt werden, ist ein aktuelles Forschungsgebiet. So wurden für Mais Veränderungen in den Photosyntheseleistungen sowie im Gesamtertrag von Trockensubstanz und Getreidekorn diagnostiziert, die in Bezug auf den Gehalt an Rohnährstoffe und die Zusammensetzung der Faserfraktionen zu Unterschieden geführt haben. Aus einem kontrollierten Versuch, in dem Trockenstress und erhöhter CO2-Gehalt entsprechend der Prognosen zu klimatischen Veränderungen in Mitteleuropa an Maispflanzen (Zea mays L., cv. Romario) simuliert wurden, stand pflanzliches Material zur Verfügung, das im Hinblick auf seine mikrobielle Fermentierbarkeit in einem kontinuierlichen Pansensimulationsmodell (RUSITEC) in der ersten Phase dieses Projektes untersucht werden konnte.
In der zweiten Phase dieses Projektes wurden jeweils trockengestresste Varianten und Kontrollvarianten der Gräser Lolium perenne und Dactylis glomerata sowie der Leguminosen Lotus corniculatus, Medicago lupulina, Medicago falcata, Trifolium repens Onobrychis viciifolia und Lotus uliginosus verwendet und mit der Pansensimulationstechnik mögliche Einflüsse auf die Nährstoffzusammensetzung, die Substratabbaubarkeiten, die chemischen Fermentationsparameter sowie die Zusammensetzung der mikrobiellen Population im Pansen von Wiederkäuern in vitro untersucht. Durch das Erfassen verschiedener Gräser- und Leguminosenarten konnte zusätzlich zum Trockenstresseinfluss auch ermittelt werden, ob und inwiefern sich die Trockenstresseffekte zwischen verschiedenen Gräser- und Leguminosenarten unterscheiden.
Bei den Maisvarianten konnte gezeigt werden, dass die höheren CO2-Gehalte zu höheren Ammoniakgehalten und die Trockenstressvarianten zusätzlich zu höheren pH-Werten in der Pansenflüssigkeit führten. Alle weiteren Parameter des mikrobiellen Vormagenstoffwechsels (Redoxpotentiale, Produktionsraten an kurzkettigen Fettsäuren und ihre molaren Anteile, Produktionsraten und Anteile der Fermentationsgase, Dichte der Protozoen sowie die qualitative Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft) wiesen im Vergleich der Trockenstress- und CO2-Varianten keine statistisch absicherbaren Unterschiede auf. Diese Befunde unterstreichen die hohe Adaptationsfähigkeit der mikrobiellen Gemeinschaft bei der Fermentation von Mais, der unter unterschiedlichen Klimafaktoren aufgewachsen ist.
Bei den untersuchten Gräsern und Leguminosen konnte gezeigt werden, dass sich Trockenstress auf die Nährstoffzusammensetzung der Pflanzen (OS, Rp, NDF, ADF, ADL und die Restfraktion (EE + NFC)) bei den verschiedenen Pflanzenarten unterschiedlich auswirkte. Die Differenzen zwischen den Arten waren stärker ausgeprägt als die Unterschiede zwischen Trockenstress- und den jeweiligen Kontrollvarianten. Auch auf die Substratabbaubarkeiten (OS, Rp, NDF, ADF) und die untersuchten Fermentationsparameter (Redoxpotential, pH, SCFA-Produktion, molare Anteile der SCFA, CH4-Produktion) hatte Trockenstress variable Auswirkungen. Statt reiner Trockenstresseffekte dominierten Effekte der Pflanzenart sowie Wechselwirkungen zwischen den Einflussfaktoren Trockenstress und Pflanzenart. Dies bedeutet, dass sich Trockenstress bei den verschiedenen Pflanzenarten unterschiedlich auf die untersuchten Parameter auswirkte. Es zeigte sich außerdem, dass die Messparameter bei der Fermentation der Leguminosen grundsätzlich häufiger und stärker von den Faktoren Trockenstress und Pflanzenart beeinflusst waren als bei der Fermentation der Gräser. Auf die qualitative Zusammensetzung der mikrobiellen Population hatte Trockenstress bei der Fermentation der Gräser keinen Einfluss. Hier traten ausschließlich Unterschiede zwischen beiden Gräserarten auf. Bei der Fermentation der Leguminosen hingegen zeigten sich Wechselwirkungen zwischen Trockenstress und Leguminosenart. Bei einigen Leguminosenarten unterschied sich demnach die Zusammensetzung der Mikroorganismenpopulationen zwischen beiden Varianten einer Art, bei anderen Arten zeigte sich aufgrund von Trockenstress kein Effekt.
Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen konnten zeigen, dass sich die im Rahmen des Klimawandels entwickelnde verstärkte Sommertrockenheit auf heimische Gräser und Leguminosen auswirken wird. In der Folge werden auch Wiederkäuer, als Konsumenten dieser Pflanzen, durch diese Klimaveränderung betroffen sein, da Einflüsse auf Kenndaten des mikrobiellen Vormagenstoffwechsels festgestellt wurden. Aufgrund der unregelmäßigen Ergebnisse können jedoch keiner der untersuchten Pflanzenarten besondere Vor- oder Nachteile als Futtermittel unter Trockenstressbedingungen in Bezug auf den Vormagenstoffwechsel zugesprochen werden. Um den Einfluss auf das Gesamttier abzuschätzen, müssen, vor allem im Hinblick auf die Tierernährung, In-vivo-Fütterungsversuche folgen, wodurch Aussagen zu Futteraufnahme, Verdaulichkeiten und Absorption der Nährstoffe gemacht werden können. Derartige tierexperimentelle Studien konnten im Rahmen dieses Teilprojektes nicht durchgeführt werden, da die Verfügbarkeit der jeweiligen pflanzlichen Varianten unter quantitativen Gesichtspunkten nicht ausreichend war, um Wiederkäuer in entsprechenden Fütterungsexperimenten an diese Futterquellen zu adaptieren. Die vorliegenden Ergebnisse aus den durchgeführten In-vitro-Studien sind jedoch eine essenzielle Grundlage für kontrollierte In-vivo-Studien.

Results:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23082822

https://www.cambridge.org/core/services/aop-cambridge-core/content/view/C87062F52A37D22332BE6B8269898D63/S1751731112002352a.pdf/div-class-title-future-consequences-and-challenges-for-dairy-cow-product

Cooperation Partners:

Prof. Dr. M. Gauly, GAU Göttingen

Dr. S. König, GAU Göttingen

Prof. V. Krömker, Fachhochschule Hannover

Prof. Dr. J. Isselstein, GAU Göttingen

Prof. Dr. G. Flachowsky, FLI Braunschweig

Prof. Dr. F. Isermeyer, von Thünen Institut Braunschweig

Project Details:
Basierend auf den Untersuchungsergebnissen von ca. 20.000 Tankmilkproben soll versucht werden, mit Hilfe von GIS-Daten ein Risikovorhersagemodell bezüglich einer Lungenwurm- bzw. Leberegelinfektion bei Rindern zu erstellen.

Cooperation Partners:

PD Dr. Franz Conraths, Friedrich-Loeffler-Institut Wusterhausen

Dr. Christoph Staubach, Friedrich-Loeffler-Institut Wusterhausen

Project Details:
Die Mischfutterzusammensetzung sowie eine Fußbodenheizung werden als Variationsursachen einer unterschiedlichen Einstreuqualität genutzt, um deren Bedeutung unter den Bedingungen einer experimentellen Coccidien-Infektion zu quantifizieren. Hierzu werden nur zwei von 20 Tieren einer Jungputengruppe (parallel vier Gruppen) experimentell infiziert und das Infektionsgeschehen in der einzelnen Gruppe verfolgt (Oocysten-Ausscheidung, Anzahl sekundär Infizierter, klinische Symptomatik, histologische Beurteilung des Darmtraktes und Coccidien-/Ooocysten-Dichte im Chymus etc. am Versuchsende), d.h. die Ausbreitung von Coccidien im Tierbestand soll bei sehr unterschiedlicher Einstreuqualität (bedingt durch Fehler in der Futterzusammensetzung, einen experimentellen Wassereintrag, einer mittels Fußbodenheizung hohen Bodentemperatur zum Erhalt einer sehr trockenen Einstreu) näher beurteilt werden.

Project Details:
Bei dem Erdnematoden Caenorhabditis elegans wird die Unterbrechung der Entwicklung mit Ausbildung der so genannten dauer larva von verschiedenen daf-Genen gesteuert. Bislang ist unklar, ob diese Dauerform bei Parasiten der infektiösen, noch frei lebenden dritten Larve oder der parasitischen hypobiotischen, also in ihrer Entwicklung verzögerten Larve entspricht. Um diese Frage zu klären, sollen daf-Gene von C. elegans, die eine Schlüsselfunktion in der Steuerung der Entwicklung einnehmen, beim bovinen Lungenwurm Dictyocaulus viviparus nach deren Identifikation und Charakterisierung einer Analyse ihrer Transkriptionsrate unterzogen werden. Dabei sollen sämtliche Stadien von D. viviparus untersucht werden, wobei ein besonderes Augenmerk auf die zweite und infektiöse dritte Larve sowie das hypobiotische fünfte Stadium gelegt werden soll.

Funding: Industrie

Project Details:
Der indirekte Nachweis einer Infektion mit dem Leberegel Fasciola hepatica beruht derzeit auf kommerziell erhältlichen oder so genannten "in-house"" ELISAs, für welche native, von den Egeln sezernierte Antigene in ihrer Gesamtheit oder als Fraktionen verwendet werden. Neben der Notwendigkeit, dieses Antigen von lebenden Egeln zu gewinnen, weisen die einzelnen Chargen auch eine variable Zusammensetzung auf. Diese beiden Nachteile sollen durch die Verwendung eines rekombinanten F. hepatica-Antigens zum Antikörpernachweis umgangen werden. "

Project Details:
Basierend auf der Sequenzierung von EST-Banken soll das Transkriptom verschiedener Lungenwurmstadien analysiert werden, wobei der komplette Lebenszyklus des Parasiten abgedeckt werden soll. Hieraus sollen Gene abgeleitet werden können, die für die Stadienkonversion von Nöten sind, in Parasit-Wirt-Interaktionen sind oder für den Parasitismus an sich eine Schlüsselfunktion einnehmen.

Cooperation Partners:

Prof. Robin Gasser, University of Melbourne

Dr. Makedonka Mitreva, The Genome Institute, Washington University