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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-10-01 - 2020-09-30

Aale sind eine gefährdete Spezies, deren Migrationsverhalten nur wenig verstanden ist. In diesem Forschungsprojekt wird die Analyse von Aalotolithen und Aal-Weichgeweben mittels (LA) -ICP-SFMS und (LA) -MC ICP-MS für die Multielement Fingerabdrücke (Li, Ba, Mg, B, Fe, Zn, Sr, Ca , Mn, Zr, Pb, U, S) und 87Sr / 86Sr-Daten verwendet. Aale verschiedener Provenienz werden im Rahmen dieses Projektes untersucht. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf Glasaal, der den jugendlichen Status des Fisches darstellt. Da die Proben äußerst anspruchsvoll sind, werden bestehende analytische Protokolle weiterentwickelt und für die jeweilige Forschungsfrage optimiert. Die zu entwickelnde Datenbank wird mit Wasserdaten verglichen, um die Migration und die Provenienz der untersuchten Fischproben zu rekonstruieren.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-07-01 - 2018-02-28

Markierungsexperimente mit stabilen Isotopen, v.a. 13C, in Form der metabolischen Flussanalyse sind, neben der Quantifizierung von Metabolitenkonzentrationen, ein wichtiger Ansatz um Veränderungen im zellulären Metabolismus besser verstehen zu können. Die stabilen im Substrat eingebauten Isotopen führen zu charakteristischen Isotopenmustern in den einzelnen Stoffwechselprodukten. Nach der chromatographischen Auftrennung der Zielanalyten, welche in eine komplexe biologische Matrix eingebettet sind, können die Isotopenmuster über massenspektrometrische (MS) Detektion gemessen werden. Trotz eines gewissen Mehraufwands hinsichtlich der notwendigen Derivatisierung, ist die gaschromatographische (GC) Trennung bestimmter Metabolite, wie beispielsweise der unterschiedlichen Isomere des Pentose-Phosphatweges, nach wie vor die Methode der Wahl. Hinzu kommt, dass aufgrund der Derivatisierung ein weites Spektrum an Metaboliten unterschiedlicher Polarität der GC/MS Analyse zugänglich gemacht wird. Allerdings wird die Bestimmung der charakteristischen Isotopenmuster dadurch erschwert, dass es bei den typischerweise aufgenommenen Elektronenstoßionisierungsspektren (EI) bei 70 eV zu einer starken Fragmentierung des Moleküls kommt und somit nur beschränkte Information zum intakten Kohlenstoffgerüst der jeweiligen Metaboliten verfügbar ist. Das macht den Einsatz komplizierter bioinformatischer Algorithmen für die Zusammenführung von Markierungsdaten unterschiedlicher Kohlenstoffgerüstfragmente notwendig. Um diesem Problem gerecht zu werden, kommt im vorliegenden Projekt eine neue „niedrig-Energie EI“-Quelle der Firma Agilent Technologies Inc. zum Einsatz. Verglichen mit den konventionellen Ionisierungsquellen, bleibt das intakte Molekülion zu einem höheren Ausmaß erhalten, während gleichzeitig die typischen Fragmente beobachtet werden können. Diese analytische Plattform erlaubt in Kombination mit einem hochauflösenden Flugzeitmassenspektrometer mit hoher Massengenauigkeit die selektive Bestimmung der Isotopenmuster. Ziel dieses Kooperationsprojektes mit der Firma Agilent Technologies ist die Etablierung einer GC/MS Analysestrategie für die Bestimmung von Isotopenmustern und, bei ausgewählten Metaboliten, der Position der stabilen Isotopen im Kohlenstoffgerüst einzelner Metabolite.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-10-01 - 2020-09-30

Das Ziel dieses Projektes ist es, eine Technik zum Bestimmen des biologisch verfügbaren (bioverfügbaren) Anteils an Schwefel (S), Strontium (Sr) und Blei (Pb) aus dem Boden zu entwickeln. Anschließend wird die Isotopenzusammensetzung dieser Elemente analysiert. Die Motivation dahinter ist, dass eine ortsspezifische Variation der Isotopenzusammensetzung von S, Sr und Pb im Boden als spezifischer Fingerabdruck wirken kann. Dieser Fingerabdruck spiegelt sich in den Pflanzen wieder, die auf diesem Boden wachsen. Diese Unterschiede der Isotopie in den Böden kann beispielsweise durch Unterschiede in der Geologie verursacht werden, durch natürliche Prozesse (z.B. mikrobielle Aktivitäten) oder durch menschliche Aktivitäten (zum Beispiel durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen, die S oder Pb enthalten). „Diffusive Gradient in Thin Films“ (DGT) stellt eine passive Beprobungstechnik dar. DGT nehmen Elemente aus dem Boden in der gleichen Weise wie Pflanzen auf - durch Diffusion. In dieser (bioverfügbaren) Fraktion wird in weiterer Folge die Isotopenzusammensetzung der untersuchten Elemente mit einem speziellen Massenspektrometer analysiert. Im Rahmen dieses Projektes wird eine neue Technik entwickelt, die • den bioverfügbaren Anteil von S, Sr und Pb aus dem Boden beproben kann, ohne dass die Methode selbst eine Änderung in der Isotopenzusammensetzung dieser Elemente verursacht. • jenen bioverfügbaren Teil von S, Sr und Pb beprobt, die auch von den Pflanzen aufgenommen wird (bioverfügbar Fraktion). Die Isotopenzusammensetzung dieser Elemente in der über die DGT bestimmten Fraktion entspricht derjenigen, die in den Pflanzen zu finden ist, die auf dem gleichen Boden gewachsen sind. • die Herstellung einer direkten Verbindung eines landwirtschaftlichen Primärproduktes zu der in Böden gespeicherten chemischen Information erlaubt. Zum ersten Mal werden die bioverfügbar chemischen Isotopeninformationen direkt bestimmt. Im Rahmen dieses Projekts sollen neue DGT Schichten für S und Sr durch die Zusammenarbeit mit einem Unternehmen entwickelt werden, das seine Expertise in der Entwicklung neuer Harzmaterialien zur Verfügung stellt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden mit Gewächshaus- und Feldversuchen verglichen werden. Als Ziel dieses Ansatzes kann das ortsspezifische Isotopensignal bestimmt werden, das dazu verwendet wird, die Herkunft von Landwirtschaftlichen Produkten mit Hilfe eines spezifischen Fingerabdrucks zu bestimmen.

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