Promovierende in BioSC Core Groups haben die Möglichkeit, standort- und forschungsschwerpunkt-übergreifend interdisziplinäre Kleinprojekte mit sechsmonatiger Laufzeit zu beantragen. Dazu gibt es ein bis zwei Ausschreibungen pro Jahr.
Fabian Kolodzy, Funktionale und interaktive Polymere, RWTH Aachen
Anna Wendel, INRES - Molekularbiologie der Rhizosphäre, Universität Bonn
Laufzeit: 15.03.-14.09.2024
Die Entwicklung von nachhaltigen, weniger gefährlichen Pflanzenschutzstrategien ist von großer Bedeutung, um die Pflanzengesundheit und den Ertrag aufrechtzuerhalten und gleichzeitig die Umweltbelastung durch Dünger und Pestizide zu reduzieren. In den letzten Jahren wurden Mikrogelcontainer-basierte Formulierungen im Labor und auf dem Feld erfolgreich für die kontrollierte Freisetzung von Agrochemikalien verwendet. Aus erneuerbaren Ressourcen (Polysacchariden) synthetisierte Mikrogele repräsentieren in Übereinstimmung mit dem Prinzip einer kreislauforientierten Bioökonomie die nächste Generation an Materialien für Pflanzenschutzanwendungen. In diesem Mini-Projekt bestimmen wir den Effekt des Vernetzungsmechanismus (kovalent VS supramolekular) von Pektin- und Chitosan-Mikrogelen auf die enzymatische Degradation unter Laborbedingungen und im Pflanzenboden.
Tobias Pfennig, Computational Life Science, RWTH Aachen
Andreas Nakielski, Synthetische Mikrobiologie, HHU Düsseldorf
Laufzeit: 01.01.-30.06.2024
Cyanobakterien werden in Industrie und Forschung mit Beleuchtungssystemen kultiviert, die sehr unterschiedliche zusammengesetzte Lichtspektren aufweisen (Johnson et al. 2018; Park und Dinh 2019). Übliche Beispiele sind Weißlichtquellen wie Halogen- oder Leuchtstofflampen und einfarbige Quellen mit Filtern oder LEDs. Es hat sich gezeigt, dass die Farbe der Bestrahlungsstärke das Wachstum, den Stoffwechsel und die biotechnologische Produktivität von Cyanobakterien maßgeblich beeinflusst (Luimstra et al. 2018; Park und Dinh 2019; Bernát et al. 2021; Rodrigues et al. 2023). Eine kürzlich von unserer Gruppe durchgeführte Modellierungsarbeit deutet darauf hin, dass sich die Nutzungseffizienz sogar zwischen verschiedenen Weißlichtquellen unterscheiden kann und dass die optimalen Lichtbedingungen auch vom ATP:NADPH-Verhältnis des Zielprodukts abhängen (Pfennig et al. 2023). Daher ist die Beleuchtung entscheidend für die Optimierung der Wachstumsbedingungen von Cyanobakterien. Künstliche Lichtquellen unterscheiden sich jedoch in ihrem Stromverbrauch und ihrer Effizienz, was die bioökonomische Frage aufwirft, welche Kultivierungslichtquellen langfristig am kosteneffizientesten sind (Johnson et al. 2018; Doğanşahin et al. 2021).
Daher zielt dieses Projekt darauf ab, die Förderung des Kulturwachstums und die Stromverbrauchskosten verschiedener Lichtquellen durch mechanistische mathematische Modellierung und Wachstumsexperimente zu bewerten. Interdisziplinäre Studien mit nicht-mechanistischen Modellen wurden bereits erfolgreich eingesetzt, um die Auswirkungen von Licht auf das Wachstum in Photobioreaktoren zu untersuchen (Souliès et al. 2016). Da sich Cyanobakterienstämme und -arten in ihrer Pigmentzusammensetzung und ihren Stoffwechselbedürfnissen unterscheiden, z. B. zwischen diazotrophen und nicht-diazotrophen Arten, werden wir auf Unterschiede in der Lichtpräferenz testen. Dieses Projekt wird auch Aufschluss über die Vergleichbarkeit von Wachstumsexperimenten geben, die mit unterschiedlichen Beleuchtungskonfigurationen durchgeführt wurden.
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