Da Mikroorganismen einen Großteil der Biodiversität unserer Erde ausmachen, sind mikrobielle Ströme allgegenwärtig. Auch in den heutigen Agrarsystemen und in der Lebensmittelproduktion sind sie von großer Bedeutung, da sie einerseits oft für produktspezifische Eigenschaften wie Geruch oder Geschmack wichtig sind, andererseits aber zu Kontaminationen, Verderb oder Ungenießbarkeit führen können.

Im Micro-Tramper Projekt untersuchen wir in Kooperation mit fünf österreichischen höheren Lehranstalten mikrobielle Ströme entlang der Lebensmittelherstellung. Das wissenschaftliche Ziel ist die Erforschung des Erbguts relevanter Mikroben in der Lebensmittelproduktion, sowie das Entschlüsseln der Aufgabe bestimmter mikrobieller Gene im Reifungsprozess von fermentierten Lebensmittel.

Im Projekt beproben Schülerinnen und Schüler landwirtschaftliche Familienbetriebe die in der Lebensmittelproduktion tätig sind, sie beproben eigens hergestellten Käse zu verschiedenen Reifungszeitpunkten, sie beproben ihre Haushaltsküche und schlussendlich sich selbst. Aus den Proben extrahieren sie mikrobielle DNA und bestimmen über eine Sequenzierung unter wissenschaftlicher Anleitung durch Projektmitarbeiter/innen vor Ort die mikrobielle Zusammensetzung mit einem MinION Sequenzierer (Oxford Nanopore Technologies). Datenauswertungen werden an den Partnerschulen etabliert und die Mikrobiomdaten werden verglichen und gemeinsam interpretiert.

Anhand der erhobenen Daten können Schülerinnen und Schüler mit den familiären Kleinbetrieben

• schon etablierte Hygienemaßnahmen evaluieren und Optimierungen diskutieren,
• Lebensmittelverlust im eigenen Haushalt überdenken und gemeinsam mit der Familie durch sinnvolle Adjustierungen reduzieren sowie
• Desinfektion als Hygienemaßnahme im (Arbeits-)Alltag gezielt einsetzen.

Sie erkennen die Bedeutung mikrobieller Diversität und verstehen Herausforderungen, die sich durch mikrobielle Ströme in der Lebensmittelproduktion ergeben.

Kommunikationsworkshops sollen die Jugendlichen bestärken, ihre eigenen Forschungsaktivitäten weiterzugeben und in diversen Veranstaltungen, darunter Online-Micro-Partys und Micro-Flashmobs vorzustellen. Im Rahmen des Projekts wird auch ein gemeinsamer Song über die Wichtigkeit des Erhalts mikrobieller Diversität entstehen.

Der wissenschaftliche Mehrwert dieses Projekts liegt in der Untersuchung bestimmter mikrobieller Gene die für Widerstandsfähigkeit und Toxizität in Betrieben, sowie mikrobieller Interaktion in Reifungsgeschehen essentiell sind.

Aufbauend auf vorhandene Lehrpläne sollen die über das Projekt angeschafften MinION Sequenzierer die Möglichkeiten der Schulen praxisnahe Forschung mit in die Lehre einzubeziehen nachhaltig erweitern. Lehrkräfte der Partnerschulen werden auf die autonome Nutzung des MinION Sequenzierers im Unterricht vorbereitet und die Sequenzierer bleiben auch nach Projektende zur eigenständigen Verwendung im Unterricht an den Schulen. Die Partnerschulen vernetzen sich und stehen über die Projektlaufzeit hinaus in Austausch.

Website Sparkling Science 2.0

The overall aim of MASTER is to take a global approach to the development of concrete microbiome products, foods/feeds, services or processes with high commercial potential, which will benefit society through improving the quantity, quality and safety of food, across multiple food chains.

For this project, we visit food-producing facilities, collect samples, do nucleic acid extraction for high-throughput sequencing and subsequent bioinformatics analysis and develop software and pipelines for the analysis of such data. This is the case for the already published TORMES pipeline of our postdoc Narciso Martin Quijada Website, that was initially developed in the “Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León” (Valladolid, Spain) in collaboration with the University of Burgos (UBU, Spain) and the “Hospital Universitario Río Hortega” (Valladolid, Spain).

TORMES allows, with the use of very simple instructions, to perform the complete analysis of bacterial genomes obtained by whole genome sequencing directly from the raw sequencing data, with special focus on antimicrobial resistances.

Website MASTER

Rumen microbial ecology has been intensively studied, from the pioneering cultivation efforts by Robert Hungate to the recent establishment of comprehensive metagenome-assembled genome (MAG) databases. However, this work has focused on the rumen content whereas the rumen epithelial wall, especially in terms of cultivation, has been comparatively neglected.

Interestingly, multiple 16S rRNA amplicon datasets from the rumen epithelium have found a single ASV affiliated with the Campylobacteraeceae to be extremely dominant (1-30% relative abundance). Here, we collected metagenomes from epithelial samples, recovered 3 MAGs, and found that the 2 most abundant of these fall into a clade of Campylobacteraeceae distantly related to the classical Campylobacter pathogens (C. jejuni and C. coli). Fortunately, we were able to cultivate and sequence the genomes from >30 representatives and show that they represent two highly differentiated populations. By applying a reverse ecology approach, we have been testing hypotheses about how these two populations, and the gene flow units within them, map onto different ecological roles. Our hope is to provide a solid basis for understanding whether these microbes influence animal health. 

Website COMET

HDHL-INTIMIC aims to coordinate national and regional programmes in the area of diet, intestinal microbiomics and health as well as nutrition and health in general, thereby contributing to the implementation of JPI HDHL (The Joint Programming Initiative - a Healthy Diet for a Healthy Life) objectives. In the programme, 26 countries from within and outside of Europe are working on a programmed approach to align national R&I strategies and to fund new research, in order to facilitate true understanding of the relationship between diet, physical activity and health.

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