Institute of Bioanalytical Sciences

Institute of Bioanalytical Sciences

Forschungsschwerpunkte

Die Kernkompetenz im Bereich Bioanalytik-Wirkstoffforschung der AG Institute of Bionanlytical Sciences (IBAS) besteht in der Erzeugung von pflanzlichen, pilzlichen und bakteriellen Extrakten mit einem definierten Wirkstoffspektrum. Unsere Mitarbeiter verfügen über langjährige Erfahrung bei der Isolation, analytischen Identifizierung und funktionellen Charakterisierung (antifungal, antientzündlich, antibakteriell) von bioaktiven sekundären Inhaltsstoffen aus Pflanzen, Pilzen und Bakterien.

Die gewonnen und z.T. in Fraktionen aufgetrennten Extrakte sind in verschiedensten Produktzweigen wie:


einsetzbar.

Die vorhandene technische Ausstattung ermöglicht es, Technologien zur Optimierung der Gewinnung o.g. Inhaltsstoffe zu entwickeln und diese Verfahren in den industriellen Maßstab zu transferieren. Dazu wird sehr eng und erfolgreich mit verschiedensten Industriepartnern zusammengearbeitet.

Im Bereich Molekularbiologie: - Mikrobielle Biodiversität unserer AG IBAS werden molekularbiologische Untersuchungen unter anderem zur taxonomischen Charakterisierung von Wurzelendophyten und zur Entwicklung Lokus-spezifischer Marker durchgeführt.
Hier arbeiten wir zur Zeit vor allem mittels PCR- Analysen zum Fingerprinting von Pilzstämmen und Wirtspflanzen-Genotypen und nutzen die Fragmentanalyse via PAA- und Kapillar-Gelelektrophorese. Das Verfahren der Real-Time-PCR bietet darüber hinaus die Möglichkeit endophytische Pilze in Wurzeln zu quantifizieren, die Aktivität einzelner Gene zu bestimmen und für diese Gene funktionale Marker zu entwickeln.

Bodenmikroorganismen bieten u.a. verbessertes Pflanzenwachstum, verbesserte Resistenzbildung gegenüber Pathogenen sowie eine gewisse Ertragssteigerung. Unsere AG IBAS ist immer auf der Suche nach solchen „Nützlingen“, charakterisiert deren Anzuchtbedingungen sowie Wirkmechanismen.

Im Bereich Anorganische/Organische Chemie unserer AG IBAS werden zahlreiche analytisch-chemische Techniken zur Untersuchung agrarischer Proben und Lebensmittel angewendet.

Besondere Schwerpunkte sind:

  • Chemische Analyse von Böden, speziell um den Mangel an spezifischen Nährstoffen frühzeitig erkennen zu können bzw. um die Abwesenheit von wachstumshemmenden oder toxischen Stoffen zu bestätigen.
  • Analyse von Pflanzenmaterial zur Kontrolle der Versorgung von Pflanzen mit Nährstoffen und zur Erfolgskontrolle von Düngemaßnahmen bzw. innovativen Verfahren des Pflanzenmanagements.
  • Umwelt- und ressourcenschonende Verfahren im Pflanzenschutz.
  • Analyse von Spurenelementen in pflanzlichen, tierischen und Umweltproben.
  • Referenzmessungen für die Kalibrierung multispektraler Verfahren der Fernerkundung zur Erkennung von lokalen Defiziten an Pflanzennährstoffen und Boden- und Pflanzenanalysen zur Überprüfung der Nährstoffdynamik.
  • Nutzung von Reststoffen z.B. zur Entwicklung neuartiger Dünger oder anderer technisch nutzbarer Produkte.
  • Analyse von Lebensmitteln zur Beurteilung von deren ernährungsphysiologischen Parametern sowie zur Erkennung von Kontaminationen oder Verfälschungen.

Gesamtziel ist die Entwicklung von Produkten, die als biologische bzw. ökologische Alternative zu den herkömmlichen Produkten im Bereich Pflanzenstärkung und Pflanzenschutz angeboten werden können.

Haben Sie Fragen zum Bereich „Forschungsschwerpunkte“ oder Interesse an einer Kooperation? Dann kontaktieren Sie uns doch einfach!

  • 1. Bioanalytik / Wirkstoffforschung

    Die Kernkompetenz der AG IBAS im Bereich Bioanalytik/Wirkstoffforschung besteht in der Erzeugung von pflanzlichen, pilzlichen und bakteriellen Extrakten mit einem definierten Wirkstoffspektrum. Unsere Mitarbeiter verfügen über langjährige Erfahrung bei der Isolation, analytischen Identifizierung und funktionellen Charakterisierung von bioaktiven sekundären Inhaltsstoffen aus Pflanzen, Pilzen und Bakterien.

    Hierzu werden die Inhaltsstoffe aus den o. g. Quellen selektiv extrahiert, anschließend isoliert und identifiziert. Danach erfolgt eine die Testung der biologischen Funktionalität. Diese Ergebnisse und die der analytischen Charakterisierung führen zur Ermittlung von der Struktur-Wirkungs-Beziehungen.

    Die gewonnen, z. T. in Fraktionen aufgetrennten und gut charakterisierten Extrakte sind in verschiedenen Produktzweigen wie:

    Die Forschungsaktivitäten sind hierbei auf dermatologische Fragestellungen sowie auf die Wirkstoffgewinnung für biologische Pflanzenschutzmittel fokussiert. Im Rahmen dermatologischer Fragestellungen werden, z.T. in Kooperation mit wissenschaftlichen Partnern und dem Zentrum für Naturstoffbasierte Therapie (ZNT) der Hochschule Anhalt, folgende Funktionalitäten getestet:

    a) anti-oxidativ
    b) anti-inflammatorisch
    c) anti-mikrobiell
    d) anti-viral
    e) anti-fungal.

    Die vorhandene technische Ausstattung ermöglicht es, Technologien zur Optimierung der Gewinnung o. g. Inhaltsstoffe zu entwickeln und diese Verfahren in den industriellen Maßstab zu transferieren. Dazu wird sehr eng und erfolgreich mit verschiedenen Industriepartnern zusammen gearbeitet.

  • 2. Anorganische/Organische Chemie

    Bestimmung von Elementen/Spurenelementen in Pflanzen, Böden, Tieren, Lebensmitteln etc.

    • Boden- und Pflanzenanalysen zur Überprüfung der Nährstoffversorgung und -dynamik
    • Analyse von Spurenelementen in pflanzlichen, tierischen und Umweltproben
    • Referenzmessungen für die Kalibrierung multispektraler Verfahren der Fernerkundung zur Erkennung von lokalen Defiziten an Pflanzennährstoffen
    • Versorgung von Weidetieren mit Selen
    • Analyse von Lebensmitteln zur Beurteilung von deren ernährungsphysiologischen Parametern sowie zur Erkennung von Kontaminationen oder Verfälschungen

     

    Umwelt- und ressourcenschonende Verfahren im biologischen Pflanzenschutz

    • AgriPoly - Determinats of Plant Performance - The fungal root-endophyt Trichoderma virens: Combinations with rhizosphere competent Bacilli to achieve synergistic effects inrapeseed systemic resistance induction


    Zur Bearbeitung dieser Fragestellungen verfügt die AG IBAS über etablierte analytische, biologisch-funktionelle sowie molekularbiologische Methoden.

  • 3. Molekularbiologie - Mikrobielle Biodiversität

    Zu den molekularbiologischen Untersuchungen der AG IBAS zählen unter anderem die taxonomische Charakterisierung von Wurzelendophyten und die Entwicklung Lokus-spezifischer Marker.

    Hier arbeiten wir zur Zeit vor allem mittels PCR- Analysen zum Fingerprinting von Pilzstämmen und Wirtspflanzen-Genotypen und nutzen die Fragmentanalyse via PAA- und Kapillar-Gelelektrophorese. Das Verfahren der Real-Time-PCR bietet darüber hinaus die Möglichkeit endophytische Pilze in Wurzeln zu quantifizieren, die Aktivität einzelner Gene zu bestimmen und für diese Gene funktionale Marker zu entwickeln.

    Neben den Pathogenen gibt es auch einige „nützliche“ Mikroorganismen. Diese bieten u.a. verbessertes Pflanzenwachstum, verbesserte Resistenzbildung gegenüber Pathogenen sowie eine gewisse Ertragssteigerung. Die AG IBAS ist immer auf der Suche nach solchen „Nützlingen“, charakterisiert deren Anzuchtbedingungen sowie Wirkmechanismen.

    Alle molekularbiologischen Arbeiten werden in einem Labor für Molekularbiologie der Sicherheitsstufe 1 vorgenommen. Zu den etablierten Standardtechniken gehören die DNA und RNA Isolation aus Pflanzen und Mikroorganismen, cDNA Synthese, Klonierung in Plasmiden, Transformation in E. coli, DNA Sequenzanalyse (Sanger) und die Entwicklung molekularer Marker (SNPs und STRs) für Populationsanalysen (z.B. DNA-Fingerprinting).

    Zur Analyse von Pflanzen (molekulare Taxonomie) werden die matK und rbcl Marker eingesetzt. Zur Untersuchung mikrobieller Gemeinschaften (DNA-Barcoding) werden für Bakterien und Archaeen die 16S rRNA Genmarker und für Pilze und Oomyceten Marker der ITS-Region verwendet.

    Die Quantifizierung von Endophyten und Pathogenen in Wirtsgewebe erfolgt mittels spezifischer PCR-Primer und absoluter Quantifizierung in der qPCR.

    Die Analyse relativer Transkripthäufigkeiten (Genexpressionsanalyse) wird mittels quantitativer Reverse Transkriptase PCR (qRT-PCR) vorgenommen. Next-Generation Sequencing (NGS; Illumina, PacBio, MinION) kann mit Partnern durchgeführt werden.

    Die Rohdaten werden mit der Bioinformatikplattform GALAXY und etablierten Pipelines für Prokaryoten, Pilze und Oomyceten vorgenommen (Meta-Barcoding). Diese Technologie wird hauptsächlich zur Untersuchung mikrobieller Gemeinschaften in landwirtschaftlich genutzten Böden (aus Gesamtboden-DNA) verwendet.

Forschungsprojekte

  • Laufende Projekte

    KombiAktiv: Naturstoffe für die Bioökonomie – Kombinierter Einsatz von bioaktiven sekundären Pflanzeninhaltsstoffen und wurzelsymbiotischen Mikroorganismen zur biologischen Kontrolle von Krankheiten in gartenbaulichen Kulturen

    KombiAktiv: Naturstoffe für die Bioökonomie – Kombinierter Einsatz von bioaktiven sekundären Pflanzeninhaltsstoffen und wurzelsymbiotischen Mikroorganismen zur biologischen Kontrolle von Krankheiten in gartenbaulichen Kulturen Gefördert durch: BMBF 1. Phase

    Marokko OCP/UM6P

    Marokko OCP/UM6P Gefördert durch: OCP

    symbioThyme: Einsatz von wurzelsymbiotischen Mikroorganismen zur Steigerung der Trockenstresstoleranz von Arzneipflanzen am Beispiel Thymian

    symbioThyme: Einsatz von wurzelsymbiotischen Mikroorganismen zur Steigerung der Trockenstresstoleranz von Arzneipflanzen am Beispiel Thymian Gefördert durch: FNR; BML

    FORZA: Smart Farming for Biodiversity

    FORZA: Smart Farming for Biodiversity Gefördert durch: BMBF (FKZ: 03IHS047A)

    BonaRes II, DiControl: Implications of Soil Management Practice for Improved Soil Health

    BonaRes II, DiControl: Implications of Soil Management Practice for Improved Soil Health Gefördert durch: BMBF (FKZ: 031B0514B)

    AgriPoly, Internationale Graduiertenschule: Trichoderma/Bacillus Synergistic Effects in Systemic Resistance Induction in Rapeseed

    AgriPoly, Internationale Graduiertenschule: Trichoderma/Bacillus Synergistic Effects in Systemic Resistance Induction in Rapeseed Gefördert durch: EFRE, EU Sozialfonds (FKZJ01070-339)

    Isolierung sowie funktionelle und analytische Charakterisierung antifungaler und antibakterieller Inahltsstoffe aus Rumex

    Isolierung sowie funktionelle und analytische Charakterisierung antifungaler und antibakterieller Inahltsstoffe aus Rumex Gefördert durch: eigene Projektmittel

    Establishing an extraction, screening and formulation pipeline for bioactive metabolites with anti-carcinogenic and anti-fungal potential from fungi/plant communities in heavy-metal

    Establishing an extraction, screening, and formulation pipeline for bioactive metabolites with anti-carcinogenic and anti-fungal potential from fungi/plant communities in heavy-metal communities (MetaLine PP) Gefördert durch: EFRE, Land Sachsen-Anhalt

    BonaRes I, DiControl: Implications of Soil Management Practice for Improved Soil Health

    BonaRes I, DiControl: Implications of Soil Management Practice for Improved Soil Health Gefördert durch: BMBF (FKZ:031A560B)

    Feldanwendung ausgewählter Trichoderma Stämme in der Fruchtfolge Mais/Weizen

    Feldanwendung ausgewählter Trichoderma Stämme in der Fruchtfolge Mais/Weizen Gefördert durch: MULE Sachsen-Anhalt (FKZ A01/2017)

    Prüfung einer Trichoderma Stammsammlung auf ihr Potential im biologischen pflanzenschutz

    Prüfung einer Trichoderma Stammsammlung auf ihr Potential im biologischen pflanzenschutz Gefördert durch: MULE Sachsen-Anhalt (FKZ A03/2013)

    BioFector: Resource Preservation by Application of Bio-Effectors in European Crop Production

    BioFector: Resource Preservation by Application of Bio-Effectors in European Crop Production Gefördert durch: EU-FP7 (FKZ 312117)