Bildung von biogenen nicht-extrahierbaren Rückständen aus Pestiziden: Stoff- und Umweltbedingungen und ihre möglichen Auswirkungen auf die Risikobewertung (FormNER)

• Antragstellerin: Dr. Karolina Malgorzata Nowak
• Subject Area: Bodenwissenschaften
• Term: from 2017 to 2021
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 369055934

Die Ergebnisse eines früheren DFG-Projekts zeigen, dass nicht extrahierbare Rückstände (NER) von biologisch leicht abbaubaren Pestiziden (2,4-D, Glyphosat und Metamitron) hauptsächlich biogene NER (bioNER) enthalten. BioNER können entweder durch direkte Assimilation von C (N) aus dem Pestizid oder über indirekte Inkorporation von C durch CO2-Fixierung, sowie Aufnahme von mineralisiertem N in die mikrobielle Biomasse erfolgen, die am Ende in der Boden- und Sedimentenorganischen Substanz (OM) stabilisiert ist. Der Pestizidumsatz und die bioNER Bildung werden vermutlich durch äußere Umgebungsbedingungen, Bodeneigenschaften oder interne mikrobielle Stoffwechselwege in Abhängigkeit von dem Ernährungszustand der Organismen kontrolliert; jedoch wurde die Variabilität dieser Prozesse in unterschiedlichen Böden, vor allem aus verschiedenen Klimazonen noch nicht analysiert. Zudem können ähnliche Umsatzprozesse auch in Pflanzen auftreten, deren Auswirkungen bisher jedoch nicht untersucht wurden.Das Gesamtziel des Projekts ist den Umsatz von Pestiziden unter verschiedenen metabolischen- sowie Umweltbedingungen in verschiedenen Böden, einschließlich der Bildung von bioNER und CO2-Fixierung, zu untersuchen. Die Auswirkungen von Umweltbedingungen (Temperatur, pH-Wert, OM) oder Bodentyp auf den Abbau von zwei der weltweit meistverkauften Pestizide (2,4-D und GLY) werden in deutschen (gemäßigtes Klima) und kolumbianischen (tropisches Klima) Böden zum Vergleich untersucht. Die Auswirkung von Stoffwechselbedingungen (Verhungern) gegenüber Wachstumsbedingungen) auf die bioNER Bildung wird durch die Berechnung der Verhältnisse von Aminosäuren zu Aminozuckern und durch die Identifizierung der Proteine von aktiven Abbauern bestimmt werden. Indirekte Bildung von bioNER via CO2-Fixierung aus Kohlenstoffatomen hoher Oxidationsstufen, relevant für einige Pestizide Klassen (zum Beispiel Triazin oder Triazinon), wird bestimmt und mit der N-Aufnahme verglichen. Ähnliche Prozesse der Bildung von NER und der Abbauwege von Pestiziden sind in Pflanzenzellen sowie im Boden und Sediment zu erwarten; diese Prozesse sind auch relevant für die Bildung von Pestizidrückständen in Lebensmitteln. In diesem Zusammenhang wird die Metabolisierung und die bioNER Bildung verschiedener Pestizide in Pflanzenzellsuspensionskulturen als erster Ansatz untersucht werden. Das Projekt wird somit der erste Schritt für eine integrierte Risikobewertung von Pestizidabbau in Böden und Pflanzenzellkulturen sein und somit eine erste Abschätzung von Umweltrisiken, sowie toxikologischen Gefahren von Nahrungspflanzen ermöglichen.

• DFG Programme: Sachbeihilfen