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FOR 566: Tierarzneimittel in Böden - Grundlagenforschung für eine Risikoanalyse

In der ersten Phase dieser Forschergruppe wurden die wichtigsten Mechanismen identifiziert, die das Schicksal und die Effekte von Gülle-appliziertem Sulfadiazin (SDZ) und Difloxacin (DIF) in Böden steuern. Zu diesem Zweck wurden Schweine mit radioaktiv markierten Wirkstoffen behandelt und die resultierende Gülle wurde in einem Inkubationsexperiment zu zwei unterschiedlichen Bodentypen zugegeben. Die Antibiotika veränderten die Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft und Funktionen im Boden, sowie die Häufigkeit des Auftretens von Resistenzgenen. Jedoch konnten wir beobachten, dass diese Effekte im Vergleich zum Maximum an bioverfügbaren Konzentrationen im Boden zeitlich deutlich später auftraten. Die Zielsetzung dieser 2. Forschergruppenphase ist es nun die folgenden Hypothesen zu testen: (1) Der 4-hydroxy-Metabolit von Sulfadiazin kontrolliert die langfristige Wirksamkeit dieses Antibiotikums im Boden. (2) Die Vorgeschichte des Bodens hinsichtlich der Güllung sowie die funktionelle Redundanz der Bodenmikroorganismen beeinflusst die Effekte der Antibiotika. (3) Die Dissipationsgeschwindigkeit der Antibiotika bestimmt die Dauer der Effekt. (4) Der Eintrag von zusätzlicher organischer Substanz verstärkt die Intensität der beobachteten Effekte. Der besondere Fokus der Arbeiten liegt diesmal auf der Rhizosphäre, da sich in dieser Bodenregion der hot-spot der mikrobiellen Biomasse und Aktivität befindet. Um die Einflüsse der Rhizosphäre von den übrigen Umwelteinflüssen zu isolieren, wird der erste Teil der Versuche im Rahmen eines zentralen Mesokosmenexperimentes durchgeführt. Dieser wird im Weiteren durch zentrale Feldexperimente flankiert, in denen zusätzlich sowohl der Effekt von wiederholter Güllung, als auch die besondere Rolle von Leguminosen-assoziierten Mikroorganismen auf die funktionelle Redundanz im Boden untersucht wird. Sieben Teilprojekte werden sich in der 2. Phase dieser Forschergruppe mit den Bereichen A) Mikroexposition und Dynamik von Antibiotika im Boden und B) Mikrobielle Toxizität, Resistenzentwicklung und Veränderungen der mikrobiellen Gemeinschaft in der Rhizosphäre und in nicht Rhizosphären-beeinflussten Boden beschäftigen. Die beiden Projektbereiche sind, neben der engen experimentellen Verknüpfung, über den Projektbereich C) verbunden (Integrierte Modellbildung), der seit der 1. Phase integraler Bestandteil dieser Forschergruppe ist und in dem zum Teil die theoretische Basis für die geplanten Experimente erarbeitet wird.

Gesamtfördermittel:

Koordinierende Institution:

Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) Details von INRES

Bereichsleiter:

Teilprojekte

Projekt A1: Abbau, Metabolismus und Pflanzenaufnahme von ausgewählten Tierarzneimitteln in der Rhizosphäre

Projekt A2: Abbau und Rückstandsdynamik von Tierarzneimitteln in Boden-Pflanzen-Systemen

Projekt A3: Sequestration von Tierarzneimitteln im Boden

Projekt A4: Transport von Tierarzneimitteln von Böden ins Grundwasser

Projekt B1: Wirkung von Veterinärmedikamenten auf die strukturelle Diversität der Prokaryoten in Boden-Mikrokompartimenten – VMMic

Projekt B2: Wirkungen von Tierarzneimittel auf die funktionelle Diversität der mikrobiellen Biomasse in Böden

Projekt B3: Effekte von Veterinärantibiotika in Gülle auf die Abundanz und den Transfer von bakteriellen Antibiotikaresistenzgenen im Boden: Bedeutung des Rhizosphäreneffekts und von wiederholten Gülleanwendungen

Projekt C: Modellierung der Rhizosphäreneinflüsse auf die Wechselwirkungen zwischen chemischer Dynamik und Effekten von Veterinärantibiotika im Boden