Projekte

Neben zahlreichen aktuell bearbeiteten disziplinären und interdisziplinären Projekten wurden kontinuierlich neue Forschungsprojekte entwickelt. In den verschiedenen Forschungsschwerpunkten werden und wurden die im folgenden aufgelisteten Projekte bearbeitet. Weiterhin sind mehrere neue Projektanträge an dritte Förderinstitutionen gestellt und zahlreiche weitere Projektideen werden vorbereitet.

Anschubprojekte

Förderperiode 2 (06/2019-03/2024)

CULTIVATE - Cultivation of bone-forming cells and analysis of respective expression profiles

EpiPTG - Dietary effects on DNA methylation in porcine parathyroid glands

Laufzeit: 01.06.2019 – 31.03.2020

M. Oster (FBN), K. Wimmers (FBN), P. Wolf (UR), B. Vollmar (UMR)

Zusammenfassung
In Schweinen übersteigt die Phosphor (P)-Versorgung mit der Nahrung häufig den altersabhängigen Bedarf, sodass Schweinegülle in der Regel eine hohe P-Belastung aufweist. Neue Fütterungsstrategien zielen auf eine verbesserte P-Effizienz durch eine sogenannte PKonditionierung. Hier geht man der Frage nach, in wie weit eine langfristige Supplementierung bzw. Reduzierung von P in entwicklungsbiologisch sensitiven Zeitfenstern wie der fetalen oder früh-postnatalen Entwicklung zu epigenetischen und transkriptionellen Modifikationen führt. Die Entwicklung und Analyse von epigenetischen Markern in DNASequenzen von Genen, die für die Aufrechterhaltung der P-Homöostase relevant sind, wird zum Verständnis der intrinsischen Reaktionen auf Umweltfaktoren bei höheren Säugetieren beitragen. In dieser Studie wurden die Nachkommen von Schweinen während der Trächtigkeit, der Laktation und der postnatalen Entwicklung in einem 3x3-Design einer mütterlichen und postnatalen Diät mit variablen P-Gehalten ausgesetzt. Bei Nebenschilddrüsen wurden im Vorfeld Transkriptionsprofile nach 120 Lebenstagen untersucht, um die Wirksamkeit der Fütterungsstrategien zur Aufrechterhaltung der PHomöostase zu veranschaulichen. Die Forschungsarbeiten zeigen eine Anpassung v.a. auf Ebene der Signaltranduktion für die Regulation von PTH (Parathormon), was sich in molekularen epigenetischen Profilen einerseits und phänotypischen Effekten in den Knochen andererseits widerspiegelt. Insbesondere konnten epigenetische Marker in den Promotorsequenzen der Gene PTH, PTH1R, FGFR1 und SPP1 erfolgreich analysiert werden. Die prozentualen Methylierungsgrade der untersuchten CpG-Dinukleotide innerhalb der PCR-amplifizierten Fragmente zeigten für die Gene PTH und SPP1 (Osteopontin) Ergebnisse, die für die Modulation der P-Homöostase genutzt werden könnten. Die Quantifizierung von PTH, das als Vermittler zwischen Nebenschilddrüsen und Knochen fungiert, konnte im Serum in kommerziellen Analysekits aufgrund mangelnder Kreuzreaktivität mit der Zieltierart Schwein nicht bestimmt werden. Weiterhin zeigten sich diätetische Effekte auf die Rohaschegehalte von Metakarpalknochen, jedoch waren die Gehalte an P und Calcium im speziellen nicht betroffen. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass eine ausreichende Versorgung der Knochen mit P und Calcium bei Schweinen auch mit einer reduzierten P-Diät möglich ist.
Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass die P-Homöostase aufgrund intrinsischer Mechanismen sichergestellt werden konnte. Die erzielten Ergebnisse im Anschubprojekt tragen dazu bei, die endogenen Reaktionen auf physiologischer Ebene nachzuvollziehen und Rückschlüsse auf die systemische Regulation von P und Calcium abzuschätzen. Es wird angestrebt, auf Grundlage der Etablierung epigenetischer Marker im Rahmen eines interdisziplinären Projektes zum systemischen Zusammenspiel von Nebenschilddrüse, Niere, Darm und Knochen in Huhn und Schwein weitere Drittmittelförderung einzuwerben.

GePFI - Gennetzwerke des Phosphormetabolismus von Fischen und fakultativ anaeroben Invertebraten

Governance-Wasser - Recht und Governance der Gewässer – international, europäisch, national

histoNSD - Untersuchung ausgewählter Antikörper für die immunhistochemische Analyse der Nebenschild-drüsen von Schweinen

MedRhizo - Erfassung der Kulturpflanzen-Wurzelarchitektur in Medium Size-Rhizotronen

MixedRoots - Root exsudations and root architecture in mixed crops

MPn-Analytik - Methodische Voruntersuchungen für die Analytik von MPn

P-CAT - Entwicklung enantioselektiver katalytischer Wittig Reaktionen basierend auf chiralen Phosphorverbindugen als Katalysatoren

P-ChemBind - Phosphor-Protein-Interaktionen in der Quervernetzung

PhosPhyDiv - Die neuen Phosphor-Bodenfertilitätsklassen und ihre Beziehungen zu Phytodiversität und Vegetationstypen

Laufzeit: 01.11.2022 - 31.07.2023

F. Jansen (UR), U. Buszco (UR), N. Wrage-Mönnig (UR), J. Müller (UR)

Zusammenfassung
Hohe pflanzenverfügbare Phosphorgehalte im Boden können die pflanzliche Artenvielfalt (Phytodiversität) auf bewirtschaftetem und natürlichem Grünland beeinträchtigen. Dies wurde bisher jedoch nur im großen räumlichen Maßstab und für hohe Phosphorgehalte demonstriert. Die Fragestellung in diesem Projekt war, ob sich auch auf einer kleinräumigen, lokalen Skala und bei niedrigen pflanzenverfügbaren P-Gehalten ein Zusammenhang zwischen P-Gehalt und Phytodiversität ergibt. Darauf aufbauend sollte zudem untersucht werden, ob die Phosphorgehaltsklassen, die für Ackerböden und Wirtschafts-Grünland aufgestellt wurden, auch für die Charakterisierung von naturbelassenen Grünlandstandorten Anwendung finden können.
Als Untersuchungsgebiet diente das kleine NSG Kösterbeck nahe Rostock. Hier konnte auf einen reichen Datensatz von Vegetationsaufnahmen aus dem Jahre 2015 zurückgegriffen werden. Es wurden zusätzlich an ausgewählten Punkten Bodenproben entnommen und mit Hilfe der Doppellaktat-Extraktion pflanzenverfügbare P-Gehalte (P(DL)) ermittelt.
Es ergaben sich durchweg geringe P(DL)-Gehalte, die fast alle in den Gehaltsklassen "A" und "B" liegen. Es konnte kein Zusammenhang zwischen P(DL)-Gehalten und der Artenzahl je m² festgestellt werden. Ähnliches gilt für die P(DL)-Gehalte und der Biomasse je m². Als Gründe für die fehlenden Zusammenhänge kann die geringe räumliche Skala der Untersuchung und die geringe Bandbreite der P(DL)-Gehalte vermutet werden. Eine Schlussfolgerung der Studie ist, dass die P(DL) Gehalte und die darauf basierenden Gehaltsklassen alleine nicht ausreichend sind, um kleinräumige naturbelassene Grünlandstandorte im Hinblick auf Phytodiversität und Biomasse zu charakterisieren. Anscheinend ist der Nährstoff Phosphor, trotz der vordergründig niedrigen P(DL)-Gehalte, auf diesem Standort nicht limitierend. Die auf Maximalertrag ausgerichteten Gehaltsklassen haben offenbar wenig Bezug zu den für den Zusammenhalt von Lebensgemeinschaften entscheidenden Phosphorgehaltsbereich. Eine echte P-Mangelgrenze befindet sich weit unterhalb der Grenze zwischen der PGehaltsklasse A ("stark unterversorgt") und B ("unterversorgt"). Die Untersuchung weiterer Makronährstoffe (K, Mg, Ca, S) und auch der Mikronährstoffe wäre sinnvoll, um der Frage nachgehen zu können, welcher Nährstoff für die Pflanzen am jeweiligen Standort de facto limitierend ist.

Abschlussbericht zu "PhosPhyDiv"

PIAG - Plasmainduzierte Abbaureaktionen in Glyphosat-haltigen Substraten

PlaBiPhos - Plasmaunterstützte Behandlung von Biomasse und Klärschlämmen für die Phosphorrückgewinnung

Plasma - Plasmaunterstützte Oxidation von Phosphonsäureabfällen für die Phosphorrückgewinnung

porcineFGF23 - Development of an ELISA for quantification of FGF23 as a marker of phosphate homeostasis in pigs

PQ4N - Phosphorus as a cue regulating microbial N2O production

ProCycle - Die Rolle von Protisten im Phosphorkreislauf biologischer Bodenkrusten

Förderperiode 1 (2015-05/2019)

AMPA - Synthese von isotopenmarkiertem AMPA für die qualitative und quantitative Analyse des Glyphosatabbaus im Boden

Crysphos - Abtrennung von organischen Phosphaten durch Kristallisation

Desalting - Desalting of marine water through electrodialysis

Laufzeit: 01.04.2017 - 30.06.2019

M. Kanwischer (IOW), U. Kragl (UR), D. Schulz-Bull (IOW)

Abstract
Electrodialysis (ED) is an advancing seawater sample processing tool that enables the separation of analytes from the often interfering salt matrix. In this study, we present the evaluation of a laboratory scale ED system for both dissolved organic matter (DOM) and target pollutant analysis of seawater.
The developed sample processing protocol yields reproducible data and was found to be robust towards moderate changes in sample composition. At the final salinity of 0.1, the average recovery of DOM in the form of dissolved organic carbon, nitrogen and phosphorus (DOC, DON and DOP) was 44, 53 and 89 %, respectively. DOM loss occurred mainly in the late stage of the ED process.
When investigating specific ED processing parameters, it was discovered that the initial sample salinity does not influence DOM recovery. The final salinity, by contrast, is a dominant influence factor on DOM recovery. Furthermore, DOC and DOP recoveries could be improved by 8% by refining the electrical current in the ED cell. Surprisingly, adjustments of the sample pH did not lead to any improvements in DOM recovery.
The experiments with target analytes showed that the recovery of individual molecules is determined by their n-octanol water partition coefficients logKow. High recoveries > 80 % were achieved for compounds with medium logKow of −1 to 3. Hydrophobic compounds with logKow > 3 were lost through surface adsorption to the system walls and tubing. Small, polar and charged compounds with logKow < −1 are prone to loss via ED membrane passage, which occurred predominantly in the late stage of the ED process. Consequently, sample processing with ED was deemed beneficial for the LC-MS or GC–MS analysis of polar target compounds, because they are often difficult to enrich from seawater. Furthermore, during LC-MS or GC–MS analyses, matrix-dependent ion suppression was reduced in ED isolates, giving rise to increased signal responses of 25 to 620 %, which resulted in improved instrumental sensitivity.

Publikation aus dem Projekt

Wirth, M.A., Sievers, M., Habedank, F., Kragl, U., Schulz-Bull, D.E., Kanwischer, M. (2019) Electrodialysis as a sample processing tool for bulk organic matter and target pollutant analysis of seawater. Marine Chemistry 217, DOI: 10.1016/j.marchem.2019.103719

Abschlussbericht zu "Desalting"

DFG-Antrag - DFG-Antragsvorbereitung "Beeinflussung der Biodiversität & biologischen Aktivität in terrestrischen und aquatischen Systemen durch Glyphosat und AMPA"

EvaPhon II & III - Evaluation von Phosphoraufschlüssen natürlicher Materialien

Extremophile - Novel mechanisms of P-dependent energy transductions in an animal extremophile

H-POP - Immobilization of P‐based organocatalysts by plasma techniques

MitoP - The role of reversible phosphorylation in regulation of mitochondrial bioenergetics

Laufzeit: 01.03.2017 ‐ 31.03.2018

I. Sokolova (UR), K. Wimmers (FBN)

Zusammenfassung
Mitochondria are key intracellular targets of hypoxia-reoxygenation (H/R) stress due to their central role in ATP production and reactive oxygen species (ROS) generation. Intertidal bivalves such as oysters Crassostrea gigas are adapted to frequent H/R cycles and maintain aerobic function despite frequent oxygen fluctuations. To gain insight into the molecular mechanisms of H/R tolerance, we assessed the shifts in mitochondrial (phospho)proteome and functional changes in C. gigas mitochondria during hypoxia and recovery. Oyster mitochondria maintained OXPHOS capacity despite a decline in cytochrome c oxidase activity during H/R stress. Rearrangements of the mitochondrial proteome involved upregulation of mitochondrial electron transport system and ironbinding proteins and suppression of the metabolic pathways that channel electrons to ubiquinone, possibly as a mechanism to limit ROS production during H/R stress. H/R stress led to upregulation of a mitophagic activator PGAM5 and dephosphorylation of metalloendopeptidase OMA1, indicating stimulation of mitochondrial quality control mechanisms. Changes in abundance and phosphorylation levels of key proteins involved in the mitochondrial protein homeostasis indicate suppression of the protein synthesis during hypoxia, likely as an energy-saving mechanism. Thus, shifts in the mitochondrial (phospho- )proteome might play an important role in resistance to H/R stress of oysters ensuring mitochondrial integrity and function during oxygen fluctuations. This study provides insights into the potential role of proteomic shifts in adaptive response to H/R stress and serves as an important benchmark to understand the mechanisms underlying mitochondrial sensitivity to hypoxia (ischemia) and reoxygenation.

Publikationen aus dem Projekt
Sokolov, E.P., Sokolova, I.M. (2018) Compatible osmolytes modulate mitochondrial function in a marine osmoconformer Crassostrea gigas (Thunberg, 1793). Mitochondrion 45, 29-37, DOI: 10.1016/j.mito.2018.02.002

Sokolov, E.P., Markert, S., Hinzke, T., Hirschfeld, C., Becher, D., Ponsuksili, S., Sokolova, I.M. (2018) Effects of hypoxia-reoxygenation stress on mitochondrial proteome and bioenergetics of the hypoxia-tolerant marine bivalve Crassostrea gigas. J Proteomics 194, 99-111, DOI: 10.1016/j.jprot.2018.12.009

Abschlussbericht zu "MitoP"

P-Aktiv - Evaluierung neuer P-basierter Organokatalysatoren

PAS - Plasmabasierte Methoden zum Aufschluss von biologischen Substraten für die P-Analytik

P-Digest - Zusammenstellung von Langzeitdaten und Ringversuchsdaten zum P-Aufschluss aus unterschiedlichen Naturmaterialien innerhalb des P-Campus für das Internet P-Handbook

Laufzeit: 01.05.2019 - 30.06.2019

V. Brüser (INP), P. Leinweber (UR), R. Schumann (UR), D. Zimmer (IOW)

Zusammenfassung (aus den Projekten EvaPhon II & III, PAS und P-Digest)
Im Rahmen der Zusammenarbeit der Partner des P-Campus wurde festgestellt, dass für die Analytik vom Gesamt-P in den einzelnen Arbeitsgruppen unterschiedliche Aufschluss- und Analysenmethoden genutzt werden, deren Ergebnisse nicht immer 1 zu 1 vergleichbar sind. Um die Einarbeitung von insbesondere Nachwuchswissenschaftlern in den unterschiedlichen Arbeitsgruppen zu erleichtern und die durch die unterschiedlichen Ansprüche der Aufschluss- und Analysenverfahren möglicherweise entstehenden Fehler zu minimieren, wurden die bestehenden Methoden in einzelnen Arbeitsgruppen zusammengetragen und mit Ihren Vor- und Nachteilen bzw. Ansprüchen bewertet. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden im Rahmen der Anschubprojekte EvaPhoN als „Handbuch zur Auswahl der Aufschluss- und Bestimmungsverfahren für Gesamtphosphor in Umweltproben“ (e-Handbuch P-Analytik) zusammengetragen. Die entstandenen und noch entstehenden Kapitel werden online auf der P-Campus-Website veröffentlicht und stehen sowohl Mitgliedern des P-Campus als auch allen anderen Personen, nach Anmeldung, frei zur Verfügung. Das Handbuch wird ständig erweitert. Im Jahr 2020 wurde begonnen, die bisher nur in Deutsch vorliegenden Kapitel ins Englische zu übersetzen und online zu stellen.
Im Rahmen der Arbeit zum e-Handbuch P-Analytik entstand die Idee, neuartige Aufschlussmethoden zu testen und zu bewerten. Im Rahmen des Anschubprojektes PAS wurden daher unterschiedliche Umweltproben (im getrockneten und veraschten Zustand, z. B. Wasserproben, Pflanzen, Boden, Sediment) sowohl mit etablierten Aufschlussverfahren als auch mit dem zu testenden Plasmaaufschlussverfahren untersucht. Ziel des Projektes PAS war es, zu untersuchen, ob physikalisches Plasma als alternative Aufschlussmethode getrockneter organischer Proben zur Bestimmung des Phosphatgehaltes geeignet ist. Als vielversprechende Plasmaquelle wurde eine Funkenentladung in Wasser zur Überprüfung herangezogen. Für die Versuche wurden die Proben in destilliertem Wasser suspendiert und kontinuierlich dem Funken ausgesetzt. Anhand der Ergebnisse konnte festgestellt werden, dass die Funkenentladung in dem bestehenden System nur bedingt geeignet ist, um die verwendete Probenarten aufzuschließen. Es ist daher empfehlenswert die Proben durch eine andere Plasmaquelle erneut zu überprüfen oder das verwendete System neu zu konzipieren. Im Anschluss an das Projekt PAS wurde ersichtlich, dass die in den gesamten Anschubprojekten (EvaPhonN und PAS), auch durch etlichen Bachelor-, Masterarbeiten, Dissertationen, dem BMBF-Verbundprojekt BACOSA sowie durch die Erprobung immer weiterer Materialien durch weitere Doktoranden auch von außerhalb des P-Campus, entstandene Datenflut entsprechend zusammenfassend ausgewertet und zusammengestellt werden muss. Dies geschah im Rahmen des Anschubprojektes P-Digest. Es bestätigte sich u. a., dass Aufschlussmethode und Bestimmungsmethode gut aufeinander abgestimmt sein müssen, da beispielsweise in einem Königswasseraufschluss P aufgrund der hohen HNO₃-Konzentrationen nicht mittels Molybdänblau bestimmt werden kann.

Projektbericht

PIPAPo - Unraveling molecular signaling pathway involved in phosphorus acquisition of potato

P-NMR - 31P-NMR-Spektroskopie: Weiterentwicklung der Methoden und Anwendung auf P-Verbindungen und -flüsse in der Umwelt

P-Recycling in der Tierproduktion - Verfahrenstechnische Konzepte zur Gewinnung landwirtschaftlich nutzbarer P-Rezyklate aus Reststoffen der Tierproduktion

Laufzeit: 01.09.2017 - 31.07.2018

C. C. Metges (UR), J. Tränckner (UR)

Zusammenfassung
Ziel dieses Vorhabens ist die Erarbeitung eines technologischen Konzeptes zur Nutzung der in Gülle und Schlämmen aus Fischzuchtanlagen enthaltenen Wertstoffe wie Phosphor. Die Konzepterstellung erfolgte laborgestützt um geeignete und einander passende Methoden für folgende technologische Fragestellungen zu entwickeln:
▸ Phasenseparation
▸ Aufschluss des Phosphors aus den in der Gülle enthaltenen Feststoffen
▸ Fällung des Phosphors v.a. mit Calcium
▸ Trocknung bzw. Separation der erhaltenen P‐haltigen Rezyklate.
Zur Untersuchung einer möglichen Steigerung des Phosphor‐Aufschlusses wurden die Proben einer anaeroben Vorbehandlung unterzogen. Durch die Vergärung wurde der Phosphorgehalt in der flüssigen Phase deutlich und der Phosphatgehalt etwas erhöht. Der Säureaufschluss des in den Proben enthaltenen Phosphors wurde mit Schwefelsäure, Zitronensäure und Salzsäure in verschiedenen Volumenanteilen untersucht. Die höchste Mobilisierung wurde mit Schwefelsäure erreicht, so dass bei einem Verhältnis von 1:0,8 nahezu der gesamte Phosphor mobilisiert werden konnte. Mit Zitronensäure und Salzsäure wurden maximal 80 % des Phosphors mobilisiert. Die Fällung vorwiegend als Calciumphosphate erfolgte ab einem pH‐Wert von 8. Die Verdaulichkeit der erhaltenen P‐Rezyklate war bei geringen Trocknungstemperaturen mit 55 % am höchsten, wobei kein Calciumhydroxid zu dosiert werden musste. In Auswertung der Versuchsergebnisse wurde die Konzeption eines Verfahrens zur Phosphor‐Rückgewinnung aus Gülle und ähnlichen Schlämmen erstellt. Dieses Konzept wurde mittelständischen Unternehmen vorgestellt und diskutiert, so dass im Ergebnis ein Forschungsantrag zur weiteren Verfahrensentwicklung gestellt werden konnte. Im Rahmen dieser bereits positiv bewerteten Projektskizze wird ein Prototyp zur Phosphor‐und Stickstoff‐ Separation aus Gülle und ähnlichen Medien gebaut.

Basierend auf den Ergebnissen wurde erfolgreich ein Antrag beim BMBF (KMU innovativ) eingereicht: Optimierung der Stoffkreisläufe in der Landwirtschaft durch gezielte Fraktionierung von Gülle in Phosphor; Stickstoff und organischen Kohlenstoff (Kurzbezeichnung: PNC-Processing).

Abschlussbericht zu "P-Recycling"

P-Redox - Cyclovoltammometrische Messungen an Phosphorliganden

SERAIP - Shifted excitation Raman difference spectroscopy testing for analysis of inorganic phosphorus, inositol phosphates (InsPx) and myo-inositol in environmental and animal samples

Doktorandenprojekte

Graduiertenschule II (06/2019-03/2024)

I.1 Risks and benefits of rewetting coastal wetlands after agricultural use

I.2 P Pools and mobilization potential in lowlands and coastal regions

Laufzeit: 01.04.2018 - 30.09.2022

Doktorandin: Julia Prüter (Dissertation abgeschlossen)

Zusammenfassung
Phosphorus (P) is an indispensable nutrient element for all organisms but at the same time contributes significantly to excessive eutrophication in aquatic ecosystems. Knowledge about the chemical P speciation is essential to assess possible risks of P transport towards vulnerable aquatic ecosystems. To date, this knowledge, especially for transects including soil and sediment samples from terrestrial to aquatic ecosystems, is still insufficient. Thus, the general objective of the present work was to characterize the P speciation and to detect transformation processes along transport pathways at the fluent boundaries between land and sea including terrestrial soils, semiterrestrial wetlands and aquatic sediments. Besides analyses of elemental concentrations and water contents, terrestrial/semiterrestrial soils and aquatic sediments from micro-, meso- and macroscale ecosystems were analyzed by a multi-method approach including sequential P fractionation, P K-edge X-ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy and 31P nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. The detection of specific organic P species with terrestrial origin in arable soils as well as in adjacent sediments supported the assumption of direct P transport processes from terrestrial towards aquatic ecosystems. The complementary results confirmed a transition from labile and moderately labile Fe- and Al-associated P and great variety of organic P species in terrestrial soils towards more stable Ca- and Mg-P and less different organic P species in aquatic sediments. Kettle hole sediments, coastal wetland soils and Baltic Sea lagoon sediments acted as sinks for accumulations of especially stable P and complex organically bound P species. Some of the stable P species in aquatic sediments at the bottom of lake or sea waters can originate from Ca-P dominated fish fecal matter. To protect vulnerable aquatic ecosystems from further P inputs, kettle holes, coastal wetland buffer strips and deeper areas in shallow Baltic Sea lagoons have to be preserved and maintained or created in areas where they have not been available so far. Forthcoming studies have to focus on possible P recycling from terrestrial as well as aquatic sinks to contribute to closing P cycles in agricultural fertilization and adjacent ecosystems.

Publikationen aus dem Projekt

Prüter, J., Schumann, R., Klysubun, W., Leinweber, P. (2023) Characterization of Phosphate Compounds along a Catena from Arable and Wetland Soil to Sediments in a Baltic Sea lagoon. Soil Syst., 7, 15. DOI: 10.3390/soilsystems7010015

Prüter, J., McLaren, T.I., Pätzig, M., Hu, Y., Leinweber, P. (2022) Phosphorus speciation along a soil to kettle hole transect: sequential P fractionation, P XANES, and 31P NMR spectroscopy. Geoderma 429:116215. DOI: 10.1016/j.geoderma.2022.116215

Prüter, J., Hu, Y., Leinweber, P. (2022) Influence of sample pretreatment on P speciation in sediments evaluated with sequential fractionation and P K-edge XANES spectroscopy. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 53:14, 1712-1730, DOI: 10.1080/00103624.2022.2063317

Prüter, J., Strauch, S. M., Wenzel, L., Klysubun, W., Palm, H.W., Leinweber, P. (2020) Organic matter composition and phosphorus speciation of soild waste from an African Catfish Recirculating Aquaculture System. Agriculture, 10, 466. DOI: 10.3390/agriculture10100466

Prüter, J., Leipe, T., Michalik, D., Klysubun, W., Leinweber, P. (2019) Phosphorus speciation in sediments from the Baltic Sea, evaluated by a multi-method approach. Journal of Soils and Sediments 20, 1676–1691. DOI: 10.1007/s11368-019-02518-w

Projektbericht

I.3 Analysis of glyphosate and glufosinate in sea water and as indicator compounds for industrial cropping

II.1 P recycling in animal husbandry

Laufzeit: 01.07.2019 - 30.09.2022

Doktorand/Bearbeiter: Jonathan Schleyken / Felix Gumpert

Zusammenfassung
Das Projekt "P-Recycling in der Tierproduktion" war Bestandteil von Cluster II - Suffizienz und Effizienz der P-Nutzung, P-Rückgewinnung des Leibniz-WissenschaftsCampus Phosphorforschung Rostock. Mit dem Start im Juli 2019 und dem Ende im September 2022 wurde das Projekt etwas mehr als drei Jahre bearbeitet. Die Bearbeitung fand hauptsächlich an der Professur für Wasserwirtschaft der Agrar- und Umweltwissenschaftlichen Fakultät der Universität Rostock statt und wurde von der Professur für Aquakultur unterstützt.
Als Bearbeiter und Promovend wurde Herr Jonathan Schleyken eingestellt. Trotz guter fachlicher Fortschritte entschied sich Herr Schleyken Ende 2021, die Promotion abzubrechen, um eine für ihn attraktive Position bei einem Wirtschaftsunternehmen anzutreten. Wir beantragten deshalb beim Vorstand des WissenschaftsCampus die Fortsetzung der Arbeiten mit einem neuen Bearbeiter. Diesem Antrag wurde stattgegeben. Als neuer Bearbeiter wurde zum Januar 2022 Herr Felix Gumpert eingestellt. Aufgrund der kurzen verbleibenden Restlaufzeit von ca. 9 Monaten war für ihn das Ziel einer Promotion zu diesem Thema nicht erreichbar. Vielmehr verständigten wir uns darauf, die bereits vorliegenden experimentellen Ergebnisse und Stoffstromanalysen systematisch aufzuarbeiten und ein bis zwei gemeinschaftliche Veröffentlichungen beider Bearbeiter zu nutzen.
Ziel des Projektes war die Nutzbarmachung alternativer P-Quellen und einer damit verbundenen P-Rückgewinnungstechnologie aus den Abwässern und Schlämmen von Rezirkulierenden Aquakultursystemen (RAS). Die überschüssigen Nährstoffe sollten zurückgewonnen werden und im Anschluss in ein verdauliches und pflanzenverfügbares Calciumphosphat synthetisiert werden. In der gängigen Praxis wird lediglich ein Teil der zugeführten Nährstoffe (abhängig von Fütterungsstrategie, Fischgröße und der artspezifischen Nährstoffretention) für die Produktion der Organismen verwendet. Die überschüssigen Nährstoffe werden im weiteren Verlauf über regelmäßigen Wasseraustausch und/oder spezielle Filtereinheiten und Absetzbecken reduziert, um Grenzwerte für die Entsorgung des Prozesswasser einzuhalten und artgerechte Haltungsbedingungen für die produzierten Organismen zu gewährleisten.
Für die Nutzung der Reststoffe (Schlamm und Abwasser) gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine Möglichkeit ist die Ausbringung des Schlamms auf landwirtschaftliche Flächen (Brod & Øgaard, 2021; Burducea et al., 2022). Dies erfordert eine entsprechende landwirtschaftliche Nachfrage in der Nähe. Ähnlich wie bei Klärschlamm besteht in Abhängigkeit von Haltungsbedingungen und Fütterungsregime allerdings die Gefahr, dass Schwermetalle und pharmazeutische Stoffe direkt in die Umwelt gelangen. (Kirchmann et al., 2016; Zuloaga et al., 2012). Eine andere Möglichkeit bietet die Aquaponik. Hier können die Restnährstoffe des Abwassers für den Anbau von meist gartenbaulichen Pflanzen genutzt werden (Palm et al., 2018).
Wenn eine direkte stoffliche Nutzung nicht möglich ist, ist die chemische Rückgewinnung von P eine weitere Option. Für den Bereich kommunaler Klärschlämme wurden in den letzten Jahren zahlreiche chemische sowie einige thermische Verfahren zur Rückgewinnung eines P-reichen Rückstands aus organischen Materialien entwickelt. Basierend auf Vorversuchen wurde für die Bearbeitung dieses Projektes das Hauptaugenmerk auf eine Mobilisierung der vorwiegend partikulär gebundenen P-Fraktionen mit anschließender Fällung des gelösten P gelegt.
Ähnliche Verfahren in der Abwassertechnik sind das Gifhorner- (auch bekannt als Seaborne-Verfahren), das Stuttgarter- und das Extraphos-Verfahren (Ohtake & Tsuneda, 2019). Jedoch ist die Stoffmatrix von Aquakulturschlämmen deutlich abweichend zu anaerob stabilisierten Klärschlämmen. Die Übertragung und Weiterentwicklung bekannter Verfahren auf die Abwässer und Schlämme aus Aquakulturanlagen war ein zentraler Bestandteil des Projektes.
Eine parallel zu bearbeitende Fragestellung war die Ermittlung der P-Flüsse in landbasierten rezirkulierenden Aquakultursystemen, um das labortechnisch ermittelte Rückgewinnungspotential in das Gesamtsystem einordnen zu können.

Publikation aus dem Projekt

Schleyken, J., Gumpert, F., Tränckner, S., Palm, H., Tränckner, J. (2024) Enhanced chemical recovery of phosphorus from residues of recirculating aquaculture systems (RAS). Int. J. Environ. Sci. Technol. 21, 3775–3788, DOI: 10.1007/s13762-023-05226-8

Projektbericht

II.2 Efficiency of recovered phosphorus for monogastric animals

Laufzeit: 01.11.2019 – 31.12.2022

Doktorand: Mohammad Mahdi Seyedalmoosavi (Dissertation abgeschlossen)

Zusammenfassung
Phosphorus (P) is essential in broiler diets. However, P utilization in animal farming or agriculture practices is not efficient. Although not currently legally permitted, mineral recycling could, in principle, reintegrate P from sewage sludge into animal diets to better close the nutrient cycle. Supplementing black soldier fly larvae (BSFL; Hermetia illucens) with recycled minerals could be a solution to recover essential minerals while reducing heavy metal contaminations from recyclates. We hypothesized that feeding broilers with recycled mineral-enriched BSFL beneficially affects P intake with no adverse effects on growth performance and heavy metal intake.

First experiment: The first experiment was conducted to determine the optimum level of whole BSFL to be given to broilers. Our results show that chickens can consume whole defrosted black soldier fly larvae (BSFL; Hermetia illucens) up to 30% of their voluntary FI in a few minutes. Larvae eating time and eating rates of broilers suggest a strong preference for BSFL over regular grain-based feed. Defrosted whole BSFL can be included in broiler rations up to 20% without adverse effects on growth performance and nutrient conversion efficiency, metabolism, slaughter weight and carcass traits, as well as fatty acid (FA) profile in plasma, muscle and fat tissues. However, 30% whole BSFL were associated with lower protein utilization efficiency and caused alterations in the FA compositions of plasma, breast and abdominal fat resulting in an increased saturated FA (SFA) content at the expense of monounsaturated fatty acid (MUFA) and polyunsaturated fatty acid (PUFA).

Second experiment: This study was performed to evaluate the accumulation potential of recycled minerals derived from two types of sewage sludge recyclates (Biochar (BCH) and Single Super Phosphate (SSP)) in BSFL. Our results suggested that the concentrations of the minerals found in the larvae confirm that the micronutrient profile of BSFL depends on the mineral concentrations in the feeding substrate. Both BCH and SSP supplements increased calcium (Ca) content in BSFL, whereas only SSP increased P content. Inclusion of SSP was associated with lower heavy metal content in larvae which reflects the lower concentrations of heavy metals in SSP due to the heavy metal reduction technology used and suggest an advantage of SSP over BCH recyclate. The SSP recyclate caused lower accumulation of heavy metals compared to BCH in BSFL. Recycled mineral-enriched larvae exceed the current EU regulations for manganese (Mn) and cadmium (Cd) content. Because of toxicity of excessive Mn and Cd in feed or food, thresholds for its incorporation level in animal diets or certain foodstuffs might be necessary in future depending on the BSFL processing technology or feeding source.

Projektbericht

II.3 P efficiency of forage legumes and their capacity to utilize P from recycling products

III.1 Synthesis of novel P-based ligands for complexes to activate small molecules

III.2 Application of P-based organocatalysts and biocatalysts for the resolution of racemic carbonates

III.3 Synthesis of potential anti-tumor and adhesion-promoting agents by P-based organocatalysis for oncology and biomedical engineering

IV.1 Gene expression in biogeochemical cycling of phosphorus in biological soil crusts of sand dunes of the Baltic Sea

IV.2 Sustainability of potato production: Cloning and sequencing of candidate genes improving P acquisition efficiency to reduce fertilizer inputs

IV.3 The role of inorganic phosphate supply on the development of cyanobacterial summer blooms in the Baltic Sea

IV.4 Phosphorus as a metabolic regulator during environmental stress in animals

IV.5 Molecular mechanisms of phosphate homeostasis and osteoimmunological processes and their consequence for health and welfare

Laufzeit: 02.11.2020 - 30.11.2023

Doktorand: Maruf Hasan (Dissertation abgeschlossen)

Zusammenfassung
Calcium (Ca) and phosphorus (P) homeostasis in pigs are intricately regulated by key factors, including vitamin D and fibroblast growth factor 23 (FGF23). In this research (1st study), the cross‐tissue expression of genes involved in vitamin D metabolism and FGF23 signaling in pigs fed conventional and divergent P diets was investigated. The results emphasized the non‐renal synthesis of vitamin D in the body. Low P diets increased serum calcitriol and CYP24A1 expression in the small intestine, suggesting vitamin D signal suppression, while high P increased CYP27B1 expression in bone, indicating active vitamin D production. Upregulation of FGFR4 and KL in bone following high P diets suggested the body's efforts to balance mineralization, highlighting the importance of optimal P supply in pig nutrition.
Dietary cholecalciferol is the primary source of vitamin D in pigs. This research (2nd study) explored the potential benefits of endogenous vitamin D production through daily UVB exposure in growing pigs. UVB exposure elevated serum calcidiol and increased hepatic expression of CYP2R1, indicating an elevated vitamin D status. The overall outcomes suggested that UVB exposure could complement dietary vitamin D supply in pig husbandry, offering opportunities for functional food development and improved animal welfare.
Vitamin D3 and its storage form, 25(OH)D3, have diverse effects in pigs. A comprehensive literature review (3rd study) comparing the impact of vitamin D3 and 25(OH)D3 on pig physiology revealed nuanced differences. Maternal intake of 25(OH)D3 positively influenced piglet growth, immune markers, and bone mineralization, surpassing the effects of vitamin D3. These findings emphasize the importance of selecting the appropriate form of vitamin D for optimal utilization efficiency, nutritional benefits, and therapeutic potency.
In summary, the dissertation provides valuable insights into the intricate relationship between minerals, vitamin D, and gene expression in pigs, offering practical implications for optimizing farming practices, improving animal health, and addressing nutritional challenges in both animal and human populations. The findings contribute to the evolving landscape of sustainable agriculture and animal husbandry practices.

Publikationen aus dem Projekt

Hasan, M., Oster, M., Reyer, H., Ponsuksili, S., Murani, E., Wolf, P., Fischer D‐C., Wimmers, K. (2022) Tissue‐wide expression of genes related to vitamin D metabolism and FGF23 signaling following variable phosphorus intake in pigs. Metabolites, 12(8), 729. DOI: 10.3390/metabo12080729

Hasan M., Reyer H., Oster M., Trakooljul N., Ponsuksilli S., Magowan E., Fischer D‐C., Wimmers K. (2024) Exposure to artificial ultraviolet‐B light mediates alterations on the hepatic transcriptome and vitamin D metabolism in pigs. The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology, 236,106428. DOI: 10.1016/j.jsbmb.2023.106428

Hasan, M., Oster, M., Reyer, H., Wimmers, K., Fischer, D. C. (2023). Efficacy of dietary vitamin D 3 and 25(OH)D 3 on reproductive capacities, growth performance, immunity and bone development in pigs. British Journal of Nutrition, 130, 1298‐1307. DOI: 10.1017/S0007114523000442

Projektbericht

V. Governance options for closed P cycles - the GAP 2020 revision

Laufzeit: 01.07.2019 - 30.09.2022

Doktorandin: Katharine Heyl (Dissertation abgeschlossen)

Zusammenfassung
The project ‘Governance options for closed P cycles - the CAP 2020 revision’ was situated in Cluster V P-Governance of the Leibniz ScienceCampus Phosphorus Research Rostock. Having started in July 2019, the project covered a little more than three years and came to an end in September 2022. The project was based on a cooperation between the P-Campus, the Faculty of Agricultural and Environmental Sciences of the University of Rostock and the Research Unit Sustainability and Climate Policy in Leipzig. It built on research findings of earlier work on policy instruments for a sustainable transition in general and sustainable P management in particular including the P-Campus Graduate Academy, InnoSoilPhos, Bioacid and two scholarships (DBU and HBS).
The project aimed to assess the role of subsidies in transitioning to sustainability in general and closing P cycles in particular by investigating the subsidies of the reformed Common Agricultural Policy (CAP). To this end, analyses at the EU level and the national level (Germany) were undertaken. Accompanying the analyses on the subsidies of the CAP, other P relevant topics such as governance options to address food waste and to extend organic farming, and other subsidy relevant topics such as agricultural trade agreements were addressed as well. The findings of the project were published in several peer-reviewed articles some of which will be submitted as cumulative dissertation in early 2023.

Publikationen aus dem Projekt (nur Erstautorenschaft)

Heyl, K., Döring, T., Garske, B., Stubenrauch, J., Ekardt, F. (2020) The Common Agricultural Policy beyond 2020: A critical review in light of global environmental goals. Review of European, Comparative & International Law 30, 95-106. DOI: 10.1111/reel.12351

Heyl, K., Ekardt, F., Roos, P., Stubenrauch, J., Garske, B. (2021) Free Trade, Environment, Agriculture, and Plurilateral Treaties: The Ambivalent Example of Mercosur, CETA, and the EU–Vietnam Free Trade Agreement. Sustainability 13, 3153. DOI: 10.3390/su13063153

Heyl, K., Ekardt, F. (2022) Barriers and methodology in transitioning to sustainability: Analysing web news comments concerning animal-based diets. Journal of Cleaner Production 330, 129857. DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.129857

Heyl, K., Ekardt, F., Sund, L., Roos, P. (2022) Potentials and limitations of subsidies in sustainability governance: the example of agriculture, Sustainability 2022, 14(23), 15859. DOI: 10.3390/su142315859

Heyl, K., Ekardt, F., Roos, P., Garske, B. (2022) Digitalisierte Präzisionsdüngung und EU-Agrarsubventionen im deutschen Recht: Ökologisch effektive Umsetzung von Farm-to-Fork-Strategie und Umweltvölkerrecht? Natur und Recht 44, 837–846. DOI: 10.1007/s10357-022-4114-5

Heyl, K., Ekardt, F., Roos, P., Garkse, B. (2023) Achieving the nutrient reduction objective of the Farm to Fork Strategy through the CAP? An assessment of CAP subsidies for digital precise fertilization and sustainable agricultural practices in
Germany. Frontiers in Sustainable Food Systems 7:1088640. DOI: 10.3389/fsufs.2023.1088640

Projektbericht

Graduiertenschule I (2015-05/2019)

TP 1: Mechanismen der P-Mobilisierung in der Rhizosphäre von Unkräutern und Kulturpflanzen

Laufzeit: 01.05.2015 - 31.10.2018

Doktorandin: Anika Zacher (Dissertation abgeschlossen)

Zusammenfassung
Die Verknappung der P-Ressourcen für die Düngemittelproduktion hat zur Folge, dass die Landwirtschaft die bestehenden P-Pools der Ackerböden für die Pflanzenproduktion effizienter nutzen muss. Unkrautregulierung reduziert die Konkurrenz der Unkrautvegetation gegenüber der Kulturpflanze, verhindert jedoch zugleich die Nutzung potenzieller bodenökologischer Vorzüge einer erhöhen Wurzelaktivität zur P-Mobilisierung.
Die vorliegenden Untersuchungen prüfen daher im Gefäß- und Feldversuch die Wirkung der Vergesellschaftung von Kulturpflanzen mit typischer Unkrautvegetation auf die P-Versorgung in P-defizienten Böden. Als Modell-Kulturpflanzen wurden Mais (Zea mays L.) und Kartoffeln (Solanum tuberosum L.) gewählt, die einen hohen P-Bedarf besitzen und zugleich im kommerziellen Anbau strikter Unkrautregulierung unterliegen. Die getesteten Unkrautarten (Chenopodium album, Echinochloa crus-galli, Tripleurospermum perforatum, Solanum nigrum, Polygonum convolvulus, Viola arvensis) sind Vertreter der typischen Samen-Unkrautgemeinschaft unter diesen Kulturen mit sehr diverser Wurzelmorphologie.
Die Ergebnisse belegen, dass die Vergesellschaftung mit Unkräutern zu einer erhöhten P-Mobilisierung (gemessen als Phosphataseaktivität und Konzentration pflanzenverfügbarem P im Boden) führen kann. Jedoch hat die Witterung einen signifikanten Einfluss auf das Ausmaß der Wirkung auf die P-Mobilisierung. Vergesellschaftung mit Unkräutern führte zu einer erhöhten Mykorrhizierungsrate der Kulturpflanze, unabhängig davon, ob die jeweilige Unkrautart selbst eine geringe oder hohe Mykorrhizierungsneigung aufwies. Die meisten der getesteten Unkrautarten wiesen eine eher geringe Mykorrhizierungsneigung, jedoch ein intensives Feinwurzelwachstum auf. Die P-Nutzungseffizienz der Unkräuter als Maß von Mobilisierung zu Pflanzenaufnahme und Wachstum variierte signifikant zwischen den Arten.
Die Ergebnisse des Rhizobox-Versuches belegen, dass der zymographische Nachweis von Phosphataseaktivitäten im Boden sehr gut geeignet ist, um die P-Mobilisierung unterschiedlicher Unkrautarten in der Rhizosphäre zu bewerten. Die Ergebnisse der Gefäß- und Feldversuche belegen, eine temporäre Toleranz von Unkräutern im Bestand signifikant zu verbesserter P-Versorgung der Kulturpflanzen beitragen kann. Die praktische Umsetzung einer solchen Maßnahme muss jedoch im Feldversuch optimiert und unter verschiedenen Witterungsbedingungen getestet werden, bevor sie zur Nachahmung empfohlen werden kann. Der mykorrhizierungsfördernde Effekt einer temporären Unkrauttoleranz sollte in Folgeuntersuchungen auf seine bodenökologische Bedeutung getestet werden, da die P-Versorgung nur einen Teilaspekt der Mykorrhizierungswirkung umfasst.

Projektbericht

TP 2: Genetic regulation of phosphatase production and activity to increase P uptake from deficient soils

Laufzeit: 15.05.2015 - 14.05.2018

Doktorandin: Katrin Wacker (Projekt abgeschlossen)

Zusammenfassung
Die Kartoffel hat eine niedrige P-Aufnahmeeffizienz und einen hohen Bedarf an Phosphor (P). Ziele dieser Arbeit waren die Evaluierung der P-Aufnahme- und Nutzungseffizienz von Genbankakzessionen der Kartoffel, die Identifizierung morphologischer und physiologischer Mechanismen zur Verbesserung der P-Aufnahme und die Charakterisierung der Rolle, die Phosphatasen bei der P-Aufnahmeeffizienz spielen. Hierfür wurden im Gefäß 28 Genbankakzessionen bei P-Mangel und optimaler Versorgung getestet und solche mit hoher und niedriger P-Effizienz wurden selektiert. Die selektierten Genotypen wurden in mehreren Versuchen mineralisch und organisch gedüngt bzw. P-Mangel ausgesetzt. Neben agronomischen Parametern wurde die P-Aufnahme ermittelt, Expressionsmuster von Phosphatasegenen wurden erstellt, die Phosphataseaktivität in der Rhizosphäre wurde ermittelt und die Wurzelmorphologie der Genotypen wurde erfasst. Eine weitere Evaluierung der Genotypen fand in Feldversuchen statt.

Innerhalb des aus 28 Genotypen bestehenden Diversitätssets gab es deutliche Unterschiede sowohl in der P-Aufnahme als auch in der P-Effizienz. Die selektierten Genotypen zeigten zwar Unterschiede im Expressionslevel der sauren Phosphatasegene PAP2 und PAP3, diese korrelierten allerdings nur schwach mit der Phosphataseaktivität im Boden. Offensichtlich besteht ein enger Zusammenhang zwischen der Ausprägung des Wurzelsystems und der PAufnahme. Im Feld konnten die genotypischen Unterschiede hinsichtlich der Trockenmassebildung und Ertragsunterschiede der selektierten Genotypen verifiziert werden, es zeigte sich jedoch kein statistisch signifikanter Effekt der Düngung auf den Ertrag, obwohl die niedrigsten Knollenerträge für alle Genotypen in der ungedüngten Kontrolle gemessen wurden.

Da P im Vergleich zu anderen Pflanzennährstoffen im Boden wenig mobil ist, scheint die intensive Durchwurzelung des Bodens einen erheblichen Beitrag zur Verbesserung der PAufnahmeeffizienz zu leisten. Die Bedeutung der Phosphatasen und der Phosphataseaktivität in der Rhizosphäre konnte im Rahmen dieser Studie nicht eindeutig belegt werden. Es gibt allerdings eine Reihe weiterer saurer Phosphatasen, die in der vorliegenden Arbeit nicht berücksichtigt wurden, und im Projekt PIPAPo konnte ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der P-Versorgung des Bodens und der Aktivität von Phosphatasen direkt an den Wurzeln gezeigt werden. Die Ergebnisse von Feldversuchen haben verdeutlicht, dass selbst eine P-Unterversorgung nach aktueller Düngeempfehlung nicht zwangsläufig zur signifikanten Ertragsreduktion führen muss. Diese Ergebnisse decken sich z.T. mit Erfahrungen aus der Landwirtschaft und lassen darauf schließen, dass auch die pflanzenbauliche Praxis mit aktuellen Sorten noch einiges an Potential zur Reduktion des Einsatzes P-haltiger Düngemittel aufzuweisen hat.

Projektbericht

TP 3: Phosphatases – Development of new quantitative assays along terrestrial-aquatic gradients

TP 4: The P cycle and its application in land-based integrated aquaculture systems

TP 5: Genetic and nutritional effects on the efficiency of P use of monogastric animals

Laufzeit: 15.08.2016 - 30.06.2019

Doktorand: Christian Gerlinger (Projekt abgeschlossen)

Zusammenfassung
Phosphorus (P) is an important element of various metabolic and signalling processes, including bone metabolism and immune function. Sufficient supply of pigs with calcium (Ca) and phosphorus (P) is essential for animal health and welfare during the growth period but frequently exceeds age specific requirements in practice. However, the P content in animal manure is considered as a cause of massive environmental problems in soil and aquatic ecosystems. The objective of this study is the investigation of effects of a reduced and increased dietary P supplementation in combination with constant or variable Ca levels on bone mineralization and bone structure compared to the current dietary recommendation. Further, possible serum markers that would allow the assessment of adequacy of P supply for bone health during growth should be found. To elucidate the routes of P homeostasis and utilization, a five-week feeding study was conducted with weaned piglets receiving a diet with recommended amounts of P and Ca (M), or a diet with lower (L) or higher (H) P values and a constant Ca:P-ratio. Furthermore the effect of a variation in dietary P and Ca was compared to a variable Ca:P-ratio with constant dietary Ca levels. Dietary responses were deduced via performance parameters, bone characteristics (MicroCT), genome-wide transcriptomic profiles of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and molecular data retrieved from serum, intestinal mucosa, and kidney cortex.
Animals of the L group showed attempts to maintain mineral homoeostasis via intrinsic mechanisms, whereas the high-fed animals adapted at the expense of growth and development. MicroCT revealed significantly lower bone mineral density, trabecular number, and mechanical fracture load in (L). Gene expression analyses showed transcripts of 276 and 115 annotated genes with higher or lower abundance in the (H) than (L) that were related to basic cellular and metabolic processes as well as response to stimuli, developmental processes and immune system processes. Transcripts associated with vitamin D hydroxylation (Cyp24A1, Cyp27A1, Cyp27B1) were regulated by diet at local tissue sites.
The result validated that the recommended Ca and P supply is sufficient, without the addition of microbial phytases. However, addition of P has no further beneficial effects on bone stability, while P supplementation below the recommended level affects bone development and growth performance.
This study shows the many molecular routes involved in P homeostasis that should be considered to improve endogenous mechanisms of P utilization. Further fine-tuning of the P supply in conjunction with an appropriate Ca supply will contribute to a reduction in P losses along the agricultural value chain and associated environmental impact while maintaining animal health and welfare.

Projektbericht

TP 6: Quality, Quantity and Transformation of P losses from diffuse sources to the Baltic Sea

TP 7: Processing of alternative P sources for fertilization in agriculture

Laufzeit: 01.05.2015 - 30.06.2019

Doktorand: Sina Jahanbakhsh (Dissertation abgeschlossen)

Zusammenfassung
The aim of the project was the investigation of atmospheric pressure plasma discharges for utilization of bone char as fertilizer in agriculture.
Bone char is a promising candidate that involves the element phosphor. The treatment of bone char could convert the surface characteristics to improved phosphor uptake by plants and enhance the adsorption capability for additional loading with nutrients. Plasma technology is known as an innovative method for surface and material processing but so far no attempts on the modification of bone char has been made.
Barrier corona (BC) arrangements are employed in different plasma-based applications such as material surface and exhaust gas treatments. Due to the geometry and material of the arrangement, the discharge behaviour depends significantly on the two polarities of the applied sinusoidal voltage. The investigation of this behaviour was an important issue of the project. For the voltage amplitude being applied, mostly two micro discharges (MD) appear in the anodic pin half-cycles. It is observed that the breakdown mechanism in both MDs is a positive streamer starting near the anode, similar to the single MDs in symmetric dielectric barrier discharges (DBDs). However, the second MDs have different properties, such as longer duration of the bulk plasma and broader current pulses. It is considered that the differences are mainly due to the positive surface charges deposited by the first MDs on the dielectric. It is proposed, for the first time, that the current pulse derivative maximum corresponds to the arrival of the streamer head at the cathode surface. This is used to synchronize the spatio-temporal development of the MDs with their current pulses. The accuracy of the synchronization is limited to the rise-time of the current probe (350 ps). In each cathodic pin half-cycle, only one major MD appears. The appearance and amplitude of the MDs are more erratic compared to the anodic pin polarity. The TC-SPC recordings show that the MDs appearing at low applied voltages have a similar spatio-temporal development to the MDs of the anodic pin polarity. On the other hand, at high applied voltages a development similar to transient sparks, i.e. a double-streamer starting near the tip of the pin (cathode), is observed. The statistical study shows that in DBD-like MDs the current pulse amplitude is not dependent on the appearance phase (or applied voltage), but this is not the case for the transient sparks.

Projektbericht

TP 8: Synthesis of new heterocyclic ring systems containing P

TP 9: Large scale application of P based organocatalysts in batch and flow for the synthesis of fatty acid derived cyclic carbonates

Laufzeit: 01.01.2015 - 31.12.2018

Doktorand: Johannes Steinbauer (Dissertation abgeschlossen)

Zusammenfassung
In this project new catalyst systems for the conversion of CO₂ with epoxides to the corresponding cyclic carbonates were developed. In this context bifunctional phosphonium salts were initially used as one‐component catalysts as well as the new catalyst systems based on earth abundant metals. In this regard, bifunctional one‐component catalysts combine a nucleophilc and an electrophilic function for an effective activation of the epoxides. Two different homogeneous bifunctional phosphonium salt catalysts were developed, which were used on one hand for the conversion of fossil resources derived epoxides and on the other hand for the conversion of internal bio‐based epoxides. Moreover a heterogeneous bifunctional phosphoniumsalt catalyst was synthesized and evaluated, which showed high activities under relatively mild conditions. Additionally, this catalyst was reused up to 15 times and the deactivation of the catalyst was thoroughly investigated. In addition, a binary catalyst system based on a monofunctional nucleophilic phosphoniumsalt and an electrophilic iron salt co‐catalyst for the conversion of biobased epoxides was developed. Furthermore, three different catalyst systems based on CaI₂ in combination with different halides and/or co‐catalysts were reported. These catalysts were used for the synthesis of terminal as well as internal carbonates under very mild reaction conditions and investigations regarding the reaction mechanisms were conducted. All in all in this thesis seven different catalyst systems were extensively evaluated and described. For all the described catalyst systems the reaction conditions for the synthesis of cyclic carbonates have been systematically optimized and a broad variety of cyclic carbonates were synthesized and isolated in excellent yields. This work was accompanied by detailed mechanistic investigations. Furthermore a flow system was assembled and initial test reactions using the developed immobilized catalyst were performed. However, the conversion of (bio‐based)epoxides with CO₂ under the chosen flow conditions proofed to be difficult.

Projektbericht

TP 10: Political-legal P governance by means of certificate markets and charges

Laufzeit: 01.04.2015 – 28.02.2018

Doktorandin: Jessica Stubenrauch (Dissertation abgeschlossen)

Zusammenfassung
Die Dissertation zur rechtsvergleichenden P-Governance widmet sich einem Querschnittsthema der humanwissenschaftlichen Nachhaltigkeitsforschung. Politisch-rechtliche Regelungsansätze unterschiedlicher Länder (Deutschland, Costa Rica und Nicaragua) werden hinsichtlich deren Steuerungswirkung bezüglich der P-Ressourcenschonung und dem Schutz der hiermit verknüpften Umweltmedien analysiert und auf mögliche Optimierungsoptionen hin befragt. Als Ausgangspunkt kommen neben naturwissenschaftlichen und naturräumlichen Befunden auch ethische und rechtliche Fragen nach den anzustrebenden Zielen in den Blick, ohne jedoch im Mittelpunkt der Arbeit zu stehen. Die Analyse möglicher politisch-rechtlicher Ansatzpunkte ergab, dass es aller Voraussicht nach nur durch eine Kombination von Effizienz-, Konsistenz- und Suffizienzstrategien ermöglicht wird, P zukünftig effizient im Kreislauf zu führen und gleichzeitig bestehende Wasser- und Bodenschutzziele sowie international verbindlich festgelegte Klima- und Biodiversitätsziele zu erreichen. Auf diese Art kann auch ein Beitrag zur Ernährungssicherung durch den dauerhaften Erhalt der natürlichen Lebensgrundlagen geleistet werden. Effizienzansätze beziehen sich in der P-Governance im Wesentlichen auf eine an den Standort und die jeweilige Kultur angepasste, präzise P-Düngung, betreffen jedoch auch die Verminderung der weltweiten Nahrungsmittelverluste. Konsistenz kann zum Beispiel durch eine Förderung des P-Recyclings und der Wiedergewinnung von P aus Abfallströmen umgesetzt werden oder auch durch eine vornehmlich organische- sowie Gründüngung erzielt werden. Eine wichtige Suffizienzmaßnahme im Bereich der P-Governance ist die Minderung des Konsums tierischer Nahrungsmittel insbesondere in den Industrieländern und den Oberschichten der Schwellen- und Entwicklungsländer. Denn die intensive Tierhaltung geht häufig mit einer – räumlich weit von der Tierhaltung entfernten – monokulturellen Futtermittelproduktion einher, welche regelmäßig mit einer hohen Nachfrage nach mineralischen P-Düngemitteln verknüpft ist. Andererseits entstehen PNährstoff-Hotspots aufgrund der Überschüsse an organischen Düngemitteln (überwiegend Gülleüberschüsse) am Ort der Intensivtierhaltung. Ein Schließen der P-Kreisläufe wird hierdurch verhindert. Bestenfalls sollten Futtermittel daher durch eine in den Pflanzenbau integrierte Tierhaltung in gemischten landwirtschaftlichen Betrieben im Rahmen einer an den Standort angepassten, wechselnden Fruchtfolge angebaut werden. Neben einem insgesamt besseren Systemverständnis von P sind mithin auch strukturelle Änderungen in den einzelnen Landwirtschaftssektoren unumgänglich, um P-Kreisläufe zukünftig schließen zu können. Vor allem Suffizienzstrategien als ein unverzichtbarer Teil der P-Governance sind dabei in allen drei Beispielstaaten bisher jedoch noch nicht rechtlich verankert und werden durch die europäischen Rechtsetzung nicht angeregt.

Die Förderung des P-Recyclings aus Abwasserströmen als ein möglicher Beitrag zur Konsistenz wird durch die novellierte Klärschlammverordnung in Deutschland zukünftig rechtlich vorgeschrieben, während eine entsprechende rechtliche Regulierung großtechnischer Maßnahmen zum P-Recycling – insbesondere auch aufgrund der diesbezüglich fehlenden Infrastruktur – in Nicaragua und Costa Rica noch nicht vorgesehen ist. Durch das Düngemittelrecht werden bisher alternative und rezyklierte P-Dünger jeweils nicht explizit hinsichtlich deren Marktzugang gefördert – insbesondere aufgrund einer fehlenden bzw. nur wenig ambitionierten Grenzwertsetzung für Schwermetalle wie Uran (U) oder Cadmium (Cd) in mineralischen Düngemitteln. Besonders innovative, rezyklierte P-Düngemittel aus Abfallströmen wie Struvit oder Biochar sind dabei regelmäßig noch gar nicht von dem geltenden Düngemittelrecht umfasst. Insofern ist eine zeitnahe Anpassung des Rechts notwendig.

Regelungen zu einer effizienten und standortangepassten P-Düngung werden durch die gute fachliche Praxis in der Landwirtschaft vorgegeben. Trotz der Novellierung der Düngeverordnung in Deutschland im Jahr 2017 verbleibt die gute fachliche Praxis in der Landwirtschaft auch in Deutschland rechtlich unbestimmt und hegt die landwirtschaftliche P-Düngung nur unzureichend rechtlich ein. In Costa Rica und Nicaragua bestehen bereits dem Grunde nach nur freiwillige Vorgaben zur guten fachlichen Praxis. Auch die im Hinblick auf die Schließung der P-Nährstoffkreisläufe positiv wirkenden ökologischen und agrarökologischen Landwirtschaftspraktiken werden in allen drei Ländern nur unzureichend gefördert. Die Gemeinsame Europäische Agrarförderung (GAP) stellt darüber hinaus nicht ausreichend auf die Zukunftsherausforderungen im Landwirtschaftssektor ab, welche auch mit dem Schließen der P-Nährstoffkreisläufe verbunden sind.

Bei alledem wurde deutlich, dass sich die Umsetzung der kleinteiligen ordnungsrechtlichen Regelungen sowie die Kontrolle und der Vollzug dieser in Bezug auf die alltägliche landwirtschaftliche Düngepraxis besonders schwierig gestaltet. Geographisch möglichst breit ansetzende ökonomische Politikinstrumente, welche zunächst die rechtliche Regulierung großer Schadverursacher (fossile Brennstoffe und die intensive Nutztierhaltung) in den Blick nehmen und in der Folge (nur noch) ordnungsrechtlich ergänzt werden, so dass auch der Kontrollaufwand insgesamt minimiert wird, erschienen daher als effektivste rechtliche Lösung im Hinblick auf die zukünftige P-Governance. Eine Umsetzung effektiver Politikinstrumente, welche sich klar an den Vorgaben internationaler Umweltschutzabkommen (insbesondere an dem Paris-Abkommen und der Biodiversitätskonvention) orientieren, ist jedoch gleichzeitig an einen schwierigen gesamtgesellschaftlichen Prozess gekoppelt, welcher die Überwindung
bestehender Motivationsprobleme in einem Wechselspiel aller Akteure bedingt.

Projektbericht

TP 11: Natural and anthropogenic organic P compounds – inositolphosphates, phospholipids and glyphosate

Laufzeit: 01.05.2015 - 31.10.2018

Doktorand: Constantin Recknagel (Dissertation abgeschlossen)

Zusammenfassung
Baltic Sea eutrophication is frequently observed even if inorganic P is very low. It was demonstrated that also the organic P pool is partially bioavailable and, thus, might contribute as nutrient source (Nausch and Nausch, 2006; Nausch and Nausch, 2007).

The majority of the organic P pool presumably derives from phosphate esters, the biochemical backbone of contemporary life, which are highly abundant as nucleotides for energy production (e.g., ATP) or informational storage (e.g., DNA) and structural integraty of membranes (phospholipids). Less is known about the natural occurring organophosphonates (Figure 1). Harboring a C-P bond their biochemical utilization requires higher energy demand for cleavage and a dierent enzymatic machinery for organisms than cleaving the oxygen containing C-O-P phosphate group (McGrath et al., 2013). Considering the reducing atmosphere of early Earth life organophosphonates are considered as the preceding form of phosphate in early life forms.

Metabolic pathways for C-P cleavage have been conserved among a number of organisms in particular for those of the marine environment. It was shown through 31P NMR analysis that phosphonates make up about 25 % of the high molecular weight dissolved organic phosphate pool (Clark et al., 1999) and some marine species were shown to be potential sources for phosphonates in the marine environment (Clark et al., 1999; Dyhrman et al., 2009). Therefore, organophosphonate compounds presumably relevantly contribute to the marine biogeochemical P cycle.

Also anthropogenic organic P compounds, such as the herbicide compound glyphosate which is one of the major herbicides applied in Germany contribute to the environmental organic P pool.

This project aims a better understanding of the relevance of organic P compounds for the marine environment. In this regard organic P compounds were selected and it was the aim to implement suitable analytical methods to enable their analysis in samples from the Baltic Sea environment to study their relevance and behavior at marine sites. These compounds were the

myo-inositolhexakisphosphate (IP6)
phospholipids
methyl phosphonate (MPhn)
2-aminoethylphosphonate (2-AEP)
glyphosate and its metabolite aminomethylphosphonic acid (AMPA)

Projektbericht

Drittmittelprojekte

Projekt	Förderer, Laufzeit	Beteiligte Partner des WissenschaftsCampus	Forschungs-schwerpunkt
EU-CONEXUS Plus	EU, 11/2022-10/2026	Universität Rostock (AUF)	II
Baltic TRANSCOAST: Baltic TRANSCOAST*	DFG, 01/2016-12/2024	Universität Rostock (AUF, MNF), IOW	I
BaMS-RüBio: Blaue Bioökonomische Kreislaufwirtschaft für Rügen (Teilprojekt 3) - Umsetzungsphase	BMBF, 01/2022-12/2024	FBN, Universität Rostock (AUF)
BioAdvan: Advanced Biomass-Treatment for Value-Added Refinement	WGL, 03/2023-02/2026	INP, Universität Rostock (AUF)	II
HyGreen: Verbundvorhaben: Genom-basierte Strategien zur Züchtung von Hybridsorten bei Grünroggen als nachwachsender Rohstoff für die energetische Nutzung; Teilvorhaben 1: Genotypisierung und Phänotypisierung	BMEL, FNR, 12/2021-11/2024	Universität Rostock (AUF)	II
LiBiPlUs: Lignocellulose-Biorefinement durch Plasma-Ultraschall-Behandlung	BMBF, 01/2025-12/2027	INP	II
MicroFunction: Aufwertung von Restbiomasse durch Anreicherung mit nützlichen Mikroorganismen - neue Ansätze für die Produktion von Recycling-Düngern	BMBF, 05/2023-04/2025	Universität Rostock (AUF)	II
P-FOWL: Epigenetics, molecular pathways, and data integration to derive biological networks related to myo-inositol and P utilization in two contrasting high-yielding laying hen strains	DFG, 2022-2025	FBN	IV
P-FOWL: Characterization of mineral utilisation by functional genomics in two contrasting high-yielding laying hen strains	DFG, 2022-2025	FBN	IV
UnderPlaNet: Underutilized plants in agroecosystems – Transnational teaching and research network for regional development	DAAD, 01/2024-12/2027	Universität Rostock (AUF)
VakUPlas: Entwicklung eines emissionsfreien Vakuumtrenn-Ultraschall/Plasma-Aufschlussverfahrens zur Erschließung ungenutzter Potentiale von Fermentationsresten zur zusätzlichen Biogaserzeugung aus Biogasanlagen	BMWK, 02/2024-01/2026	INP	II
VitD-Pig: Functional signals for vitamin D-mediated mineral utilization and related physiological determinants in pigs	DFG, 11/2022-10/2025	FBN	IV

Projekt	Förderer, Laufzeit	Beteiligte Partner des WissenschaftsCampus	Forschungs-schwerpunkt
Hohe Phosphor-Ausnutzung aus Gärresten unter Berücksichtigung der Fest-Flüssig-Trennung (PD Dr. B. Eichler-Löbermann)	FNR, 08/2012-07/2015	Universität Rostock (AUF), LIKAT	II
Neue Organokatalysatoren und kooperative Katalysatorsysteme für die stoffliche Nutzung von CO2 (Dr. T. Werner)	BMBF, 2010-2015	LIKAT	III
Optimierung des Nährstoffaustrags und biologisches Nährstoffrecycling für Aquakulturen in Brackwasser (Dr. A. Schoor)	EU FIAF, LFA-MV, 06/13-10/15	Universität Rostock (MNF)	I, II
P-Schadstoff-Wechselwirkungen infolge Applikation von Knochenkohle (Prof. Dr. P. Leinweber)	Land MV (Stipendium), 09/13-08/16	Universität Rostock (AUF), LIKAT	II
Selektive Oligomerisierung von Ethylen mit P-N-Liganden-Systemen (Prof. Dr. U. Rosenthal)	SABIC, Linde AG, 2006-2015	LIKAT	III
Durchführung einer Studie zu den Perspektiven für die deutsche Aquakultur im internationalen Wettbewerb*	BLE, 2016-2017	Universität Rostock	II
Aquaponik	Universität Rostock, 12/2011-10/2015	Universität Rostock	I, II
Optimierung der Düngewirkung von Reststoffen aus Biomassekonversionsanlagen - Ein Beitrag zum Ressourcen- und Umweltschutz	BMBF, 06/2014-05/2015	Universität Rostock (AUF)	II
Wissenschaftliche Begleitung des Projekts Taraxagum Nährstoffgehalt am Standort Anklam - Bereich Pflanzenbau	Continental Reifen Deutschland GmbH, 02/2020-07/2021	Universität Rostock (AUF)	II
Wissenschaftliche Begleitung des Projekts Taraxagum - Unkrautbekämpfung	Continental Reifen Deutschland GmbH, 03/2021-06/2021	Universität Rostock (AUF)	II
Wissenschaftliche Begleitung Taraxagum	Continental Reifen Deutschland GmbH, 12/2018-11/2019	Universität Rostock (AUF)	II
*CRUSTFUNCTION: Biodiversität und ökologische Funktion von biologischen Bodenkrusten	DFG SPP, 2014-2017	Universität Rostock, (AUF, MNF)	I
AC/DC-weeds: Applying and combining disturbance and competition for an agro-ecological management of creeping perennial weeds	DFG, 03/2019-03/2022	Universität Rostock (AUF)	I
Aquaponik: Konzeption und Installation einer Aquaponic-Anlage zur integrierten Fisch- und Gemüseaufzucht	Uni Rostock, 12/11-10/15	Universität Rostock (AUF)	I, II
Baclofen: Entwicklung effizienter Produktionsverfahren für die Darstellung von Baclofen und hiermit verwandter pharmazeutischer Produkte	BMWi, AIF, 01/2020-09/2023	Univeristät Rostock (MNF)	IV
BACOSA: Baltic Coastal System Analysis and Status Evaluation*	BMBF, 04/13-03/16	Universität Rostock (MNF, AUF)	I
BACOSA II: Baltic Coastal System Analysis and Status Evaluation*	BMBF, 04/2016 - 03/2019	Universität Rostock (MNF, AUF)	I
BaltCoast: A Systems Approach Framework for Coastal Research and Management in the Baltic*	EU-Bonus, 04/2015-03/2018	IOW (Biologische Meereskunde)	I
BALTIC IMTA: Integrated multitrophic Aquaculture in the Baltic Sea	Europäischer Fischereifonds EFF, 09/13-10/15	Universität Rostock (AUF, MNF)	I, II
BioAcid II: Biological Impacts of Ocean Acidification*	BMBF, 9/12-08/15	IOW, Universität Rostock	I
BioAcid III: Biological Impacts of Ocean Acidification*	BMBF, 10/2015-09/2017	Universität Rostock, IOW	I
Biomasse-Asche-Monitoring (BAM): Teilvorhaben 2: Agronomische Bewertung	BMELV, 11/2016-10/2019	Universität Rostock (AUF)	II
BMP-Glyphosat: Best Management-Praktiken und Nachhaltige Anwendung von Glyphosatprodukten (Prof. Dr. B. Gerowitt)	BLE; über BMEL, Innovations-programm, 10/13-05/17	Universität Rostock (AUF)	II
CLIMARCTIC: Einfluss des Klimawandels auf arktische Boden- und See-Mikrobiome*	DFG, 03/2017 - 02/2020	Universität Rostock (MNF)	I
CRUSTFUNCTION II: Biodiversität und funktionelle Rolle von biologischen Bodenkrusten II*	DFG, 07/2017-06/2020	Universität Rostock (MNF, AUF)	I
Crustfunction III: Landnutzung als Treiber der Struktur und Funktionalität biologischer Bodenkrusten	DFG, 08/2020-07/2023	Universität Rostock (AUF, MNF)	I
CRUSTWEATHERING: Structure and function of biocrusts in weathering, soil formation and erosion processes*	DFG, 01/2016-12/2018	Universität Rostock (AUF, MNF)	I, II
Dach-KüNO: Wissens- und Datentransfer in der Küstenmeerforschung*	BMBF, 04/14-09/16	IOW	I
DachKüNO II: Wissens- und Datentransfer in der Küstenmeerforschung*	BMBF, 01/2017-12/2019	IOW	I
DiveCropS: Diversifying cropping systems - Traditional knowledge and innovative approaches (Prof. Dr. B. Eichler-Löbermann)	DAAD, 01/2019-12/2022	Universität Rostock	II
ECO-FCE: A whole-systems approach to optimising feed efficiency and reducing the ecological footprint of monogastrics*	EU-FP7, 12/13-01/17	FBN (Genombiologie)	II
Ernährung für Gesundheit: Fischfuttermittelinduzierte Qualitätssteigerung von Fisch- und Pflanzenprodukten aus Aquaponiksystemen in MV* (Prof. Dr. H.W. Palm)	EU, 11/2015-10/2018	Universität Rostock (AUF)	II
EXCALIBOR: Empirical and experimental calibration of the clumped isotope (paleo)thermometer for bioapatites	DFG, 05/14-07/15	IOW (Marine Geologie)	I, Q
Fischglashaus: Modulares Gewächshausanbausystem zur aquaponischen Produktion von Warmwasserfischarten unter minimalem Ressourcenverbrauch in Mecklenburg-Vorpommern – Eine Innovations-initiative zur energie- und nährstoffeffizienten Nahrungsmittelproduktion	EFF (Europäischer Fischerei-fonds), 06/13-10/15	Universität Rostock (AUF)	I, II
GENUS: Geochemistry and Ecology of the Namibian Upwelling System	BMBF, 05/2012-04/2015	IOW	I
Glyphosat: Untersuchungen der Eigenschaften und Wirkungsweisen von Glyphosat im Boden (Prof. Dr. P. Leinweber)	Landesgraduierten- stipendium MV, 2016-2019	Universität Rostock	I, II, Q
Graduiertenschule I: Leibniz-WissenschaftsCampus Phosphorforschung Rostock	WGL, 04/2015-06/2019	FBN, IOW, INP, IPK, LIKAT, Universität Rostock	I, II, III, Q
Graduiertenschule II: Leibniz-WissenschaftsCampus Phosphorforschung Rostock	WGL, 07/2019-11/2023	FBN, IOW, INP, IPK, LIKAT, Universität Rostock	I, II, III, IV, V
InFertRes: Innovative Fertilizers and Resource Efficiency in Agriculture (Prof. Dr. Bettina Eichler-Löbermann)	BMBF, 03/2018 - 04/2024	Universität Rostock (AUF)	II
InnoAquaTech: Cross-border development and transfer of innovative and sustainable aquaculture technologies in the South Baltic area*	Interreg South Baltic, 07/2016-06/2019	Universität Rostock (AUF)	II
InnoSoilPhos: Innovative solutions to sustainable soil phosphorus management	BMBF, 03/2015-02/2018	Universität Rostock (AUF)	I, II, Q
InnoSoilPhos II: Innovative solutions to sustainable soil phosphorus management	BMBF, 03/2018-02/2021	Universität Rostock (AUF)	I, II, Q
InnoSoilPhos III: Innovative solutions to sustainable soil phosphorus management	BMBF, 04/2021-04/2024		I, II, V, Q
INTEGRAL: Integrated carbon and trace gas monitoring for the Baltic Sea*	BONUS, 07/2017-09/2020	IOW	I
KataPlasma: Hydroformylierung mit homogenen Katalysatoren geträgert auf Plasma funktionalisierten Materialien*	BMBF, 06/2016 – 12/2019	LIKAT, INP	III
Kogge: Kommunale Gewässer gemeinschaftlich entwickeln im urbanen Raum*	BMBF, 2015-09/2018	Universität Rostock (AUF)	I
Mephor: Cellular mechanisms of phosphorus regulation in filamentous cyanobacteria	Forschungsstiftung Ostsee, 05/2015-04/2018	IOW (Biologische Meereskunde)	I
MikroMais: Verbundvorhaben: Reduzierung des Grundwasser-relevanten Stickstoff- und Phosphor-Überschusses durch kombinierte Mikrogranulat-Mikroorganismen- Ausbringung auf Gärrest-gedüngten Flächen im Energiemaisanbau; Teilvorhaben 2: Nährstoffverfügbarkeit und Nährst	BMEL, 04/2021-03/2024	Universität Rostock (AUF)	II
Mischfruchtanbau mit Leguminosen: Effiziente Nutzung von Wachstumsfaktoren als Beitrag zum Ressourcen- und Gewässerschutz	FNR, 07/12-06/16	Universität Rostock (AUF)	II
MitoBOX: The mitochondrial basis of hypoxia tolerance in marine mollusks	DFG, 04/2019-09/2023	Universität Rostock (MNF)	IV
MOSSCO: Modular System for Shelves and Coasts*	BMBF, 04/13-03/16	IOW	I
MOSSCO II: Modular System for Shelves and Coasts*	BMBF, 04/2016-03/2019	IOW	I
NaLaMa-nT: Nachhaltiges Landmanagement Norddeutsches Tiefland	BMBF, 09/10-08/15	Universität Rostock (AUF)	II
NuReDrain: Innovative Nutrient Catching Reactive Barrier and Controlled Drainage Technologies for Sustainable Growth of the Agriculture Sector*	North Sea Region Programme (EU), 2017-2020	Universität Rostock (AUF)	I, II
OPTIMUS: Optimierung von Muschelfarmen zur Eutrophierungsvermeidung und zur Fischfutterproduktion in der Ostsee*	BONUS, 04/2017-03/2020	IOW	I
P FOWL: Inositolphosphate und Myo-Inositol beim Geflügel* (Prof. Dr. K. Wimmers)	DFG, 09/2017-08/2020	FBN	II
P-Recycling aus organischen Abfällen und Reststoffen: Stand, Potenziale und Perspektiven in M-V (Prof. Dr. M. Nelles)	Universität Rostock (AUF) (Stipendium), 2012-2016	Universität Rostock (AUF)	II
PEGaSus: Phosphorus efficiency in Gallus and Sus scrofa: Bridging the gaps in the phosphorus value chain*	ERA-NET SUSAN, 09/2017-08/2020	FBN	I, II
Phosphor-Deposition: Entwicklung ausgewählter Indikatoren und Bewertungssätze für die Meeresumwelt im Rahmen der Umsetzung der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie	Umweltbundesamt, 09/2015-06/2018	IOW (Meereschemie)	I, Q
PhosphorusLegumesDiversity: Role of phosphorus as a key component for managing grasslands N-yield and phytodiversity in organic farming	BÖLN, 09/2013-12/2016	Universität Rostock (AUF)	II
PhosWaM: Phosphor von der Quelle bis ins Meer - Integriertes Phosphor- und Wasserressourcenmanagement für nachhaltigen Gewässerschutz	BMBF, 03/2016-09/2019	IOW, Universität Rostock	I, II
PNC-Processing: Stoffkreisoptimierung durch Fraktionierung von Gülle in Phosphor, Stickstoff und organischen Kohlenstoff	BMBF, 07/2019-06/2022	Univeristät Rostock (AUF)	II
POLARCRUST: Biological soil crust algae in polar regions*	DFG, 2014-2017	Universität Rostock (MNF)	I
PRODIVA: Crop diversification and weed management*	ERA-net Core Organic Plus, für D: BMEL über BLE, 03/2015-02/2018	Universität Rostock (AUF)	II
RePhoR-MV: Regionales Phosphor-Recycling aus Klärschlämmen in Mecklenburg-Vorpommern*	BMBF, 02/2019 - 07/2019	Universität Rostock (AUF)	II
Scientific Resurvey of the wet grassland restoration project: „Osterfeiner Moor“*	BfN, 09/2016-08/2018	Universität Rostock (AUF)	II
SECOS: The Service of Sediments in German Coastal Seas*	BMBF, 04/13-03/16	IOW	I
SECOS: The Service of Sediments in German Coastal Seas*	BMBF, 04/2016-03/2019	IOW	I
SPP1685: Untersuchungen zum Verständnis des Phosphorzyklus in Wald-Ökosystemen auf molekularer Ebene	DFG, 11/2016-10/2019	Uni Rostock (MNF)	I, II
Verbundvorhaben: Züchterische Verbesserung der Phosphor-Aneignungseffizienz von Stärkekartoffeln und eine ressourcenschonende Rohstoffproduktion; Teilvorhaben 2	BMEL, 03/2019 - 12/2022	Universität Rostock (AUF)	II
Verbundvorhaben: Züchterische Verbesserung der Phosphor-Aneignungseffizienz von Stärkekartoffeln und eine ressourcenschonende Rohstoffproduktion; Teilvorhaben 1	BMEL, 03/2019 - 12/2022	IPK Gatersleben (Teilsammlungen Nord, GLKS)	II
WETSCAPES: Stoffumsetzungsprozesse an Moor- und Küstenstandorten als Grundlage für Landnutzung, Klimawirkung und Gewässerschutz*	Europäischer Sozialfond, 01/2017-03/2021	Universität Rostock (AUF)	I, II, Q

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