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Verbesserung der Phytoextrakionseffizienz von Salix caprea.

Projektleitung
Hauser Marie-Theres, BOKU Projektleiter/in
Laufzeit:
01.03.2008-28.02.2013
Art der Forschung
Grundlagenforschung
Projektpartner*innen
Cell Imaging and Ultrastructure Research University of Vienna, Althanstrasse 14, A-1090 Wien/Vienna, Österreich.
Kontaktperson: Ao Univ. Prof. Dr. Irene Lichtscheidl ;
Funktion des Projektpartners: Partner
Mitarbeiter*innen
Puschenreiter Markus, Sub-Projektleiter/in
Langer Ingrid, Projektmitarbeiter/in (bis 30.04.2011)
Neubert Susanne, Projektmitarbeiter/in (bis 08.10.2019)
Konlechner Cornelia, Projektmitarbeiter/in (bis 01.02.2014)
Beteiligte BOKU-Organisationseinheiten
Institut für Bodenforschung
Institut für Molekulare Pflanzenbiologie
Gefördert durch
Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) , Sensengasse 1, 1090 Wien, Österreich
Abstract
Schwermetallkontaminierte Böden sind ein brisantes weltweites Problem für die Landwirtschaft und Gesundheit von Mensch und Tier. Obwohl Schwermetalle auch für Pflanzen schädlich sind, findet man einige Arten, die an kontaminierte Böden angepasst sind und z.B. Cadmium (Cd) und Zink (Zn) aus kontaminierten Böden aufnehmen und in hohen Konzentrationen in Blättern speichern. Diese Pflanzen können für eine vielversprechende, kostengünstige und nachhaltige Bodensanierungstechnologie, die Phytoextraktion, einsetzt werden. Alleine in Österreich gibt es vermutlich ca. 30.000 belastete Standorte, die durch Phytosanierung gesäubert werden könnten.
In einem Vorprojekt haben wir schnellwüchsige Weiden (Salix caprea) aus kontaminierten und nicht-kontaminierten Standorten auf Ihre Fähigkeit untersucht, Cd und Zn zu tolerieren, und in hohen Konzentrationen in Blättern zu akkumulieren. Unsere S. caprea Isolate unterschieden sich bis zu 14fach in Bezug auf die Blattbiomasse und deren Schwermetallkonzentration. Auf der Suche nach den molekularen Ursachen dieser außerordentlichen physiologischen Aktivität konnten Gene identifiziert werden, die fast ausschließlich in den Isolaten aktiviert wurden, die Cd und Zn ausgesetzt waren und besonders hohe Konzentrationen dieser Schwermetalle in den Blättern aufwiesen. Dieses multidisziplinäre Projekt untersucht das Wurzelwachstumsverhalten der unterschiedlichen S. caprea Isolate auf kontaminierten und nicht-kontaminierten Böden, deren morphologische Besonderheiten sowie die subzelluläre Lokalisation der Schwermetalle. Weiterhin soll die Funktion von Genen, die vermutliche eine Rolle in der Cd und Zn Akkumulation eine Rolle spielen genauer untersucht werden. Die erwarteten Ergebnisse des Projektes sind: i) ein besseres Verständnis der Mechanismen der erhöhten Toleranz und Akkumulation bei S. caprea, ii) Einblick in die Wirkungsweise der entsprechenden Gene und deren Produkte und iii) die Auslotung der Übertragbarkeit der Hyperakkumulatonseigenschaften auf andere Pflanzen. Die genaue Kenntnis der genetischen und biologischen Prozesse soll letztlich dazu beitragen, Kriterien für die Auswahl der effizientesten Pflanzen zu etablieren und den Phytosanierungsprozess für die kommerzielle Nutzung zu optimieren.
Schlagworte
Biomasse; Phytoextration; Schwermetallakkumlation; Schwermetalllokalisation; Weide; Wurzelarchitektur;
Publikationen

Hauser M-T, Shi S, Puschenreiter M, Hermann G, Köllensperger G, Konlechner C (2014): Novel cell wall associated genes involved in heavy metal stress responses from Salix caprea..
[20. Tagung der Austrian Society of Plant Biology (ATSPB), Lunz am See, Austria, 19.06.2014 - 21.06.2014]

In: Austrian Society of Plant Biology (ATSPB), 20. Tagung der Austrian Society of Plant Biology

** Puschenreiter, M; Türktaş, M; Sommer, P; Wieshammer, G; Laaha, G; Wenzel, WW; Hauser, MT; Differentiation of metallicolous and non-metallicolous Salix caprea populations based on phenotypic characteristics and nuclear microsatellite (SSR) markers..

Plant Cell Environ. 2010; 33(10):1641-1655 WoS PubMed PUBMED Central FullText FullText_BOKU

Adlassnig W., Langer I., Puschenreiter M., Vaculik M., Lichtscheidl I. K. (2010): EDX localisation of toxic heavy metals in Salix caprea (Salicaceae). [Poster]
[Microscience 2010, London, UK, 28.06.2010 - 01.07.2010]

In: Royal Microscopical Society, Microscience 2010, http://www.rms.org.uk/events/Microscience

Windhager C, Adlassnig W, Türktas M, Langer I, Puschenreiter M, Lichtscheidl I, Hauser M-T (2010): Varying heavy metal accumulation and tolerance of natural Salix caprea isolates correlates with genome architecture and activity. .
[International Conference on Environmental Pollution and Clean Bio/Phytoremediation (EPCR2010), Pisa, Italy, 16.06.2010 - 19.06.2010]

Vaculík M, Lux A, Puschenreiter M, Langer I, Windhager C, Adlassnig W, Lichtscheidl I, Hauser M-T (2009): Root anatomical responses of two Salix caprea isolates growing in different environmental conditions. . [Poster]
[7th ISRR Symposium Root Research and Applications RootRAP 2009, Vienna, Austria, 02.09.2009 - 04.09.2009]

In: Himmelbauer M, Loiskandl W, RootRAP 7th International Symposium Root Research and Applications (ISRR)

Windhager C, Türktas M, Langer I, Puschenreiter M, Hauser M-T (2009): Does Heavy Metal Induced Gene Expression Correlate with Zn and Cd Accumulation Capacities of the Willow Salix caprea? . [Poster]
[COST Action 859 – Phyto2009: “Phytotechnologies to promote sustainable land use and improve food safety”, Ascona, Switzerland, 12.10.2009 - 16.10.2009]

In: COST Action 859, Phyto2009: “Phytotechnologies to promote sustainable land use and improve food safety”

Vorträge

Adlassnig W., Langer I., Puschenreiter M., Vaculik M., Lichtscheidl I. K. (2010): EDX localisation of toxic heavy metals in Salix caprea (Salicaceae). [Poster]

, Microscience 2010, June 28- July 1, 2010, London, UK

Hauser, M-T (2008): The potential of association studies for heavy metal remediation technologies by willows (Salix caprea).

, COST 859 Workshop: Contaminants and nutrients: availability, accumulation/exclusion and plant-microbia-soil interactions, Mai 22– 24, 2008, Smolenice, Slovakia

Marie-Theres Hauser (2008): The potential of association studies for heavy metal remediation technologies by willows (Salix caprea).

, COST 859 Workshop: Contaminants and nutrients: availability, accumulation/exclusion and plant-microbia-soil interactions, May 22– 24, 2008, Smolenice, Slovakia,

Marie-Theres Hauser (2008): Identifying the molecular mechanisms of heavy metal accumulation of Salix caprea by using the genetic diversity of metallicolous and non metallicolous populations.

, Federal Research and Training Centre for Forests, Natural Hazards and Landscape (BFW), Feb, 18, 2008, Vienna, AUSTRIA

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