Fachgebiet für Mikrobielle Ökologie bei Nutztieren

Forschungsprojekte

Aktuelle Forschungsprojekte

LiMBiom-S - Entwicklung von methodischen Standards als Voraussetzung für aussagekräftige, reproduzierbare und anwendungsorientierte Mikrobiomforschung an Nutztieren

LiMBiom-S - Entwicklung von methodischen Standards als Voraussetzung für aussagekräftige, reproduzierbare und anwendungsorientierte Mikrobiomforschung an Nutztieren

Status: laufend

Projektbeginn: 01.03.2023
Projektende: 28.02.2026

Förderkennzeichen: 28N-2-051-01 (Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft)

Projektbeschreibung:

Das LiMBiom-S zielt darauf ab, erstmals ein standardisiertes Arbeitsprotokoll und Open-Source-Referenzen für die Mikrobiomforschung an Nutztieren am Beispiel des Schweins zu etablieren. Zusammen mit vereinheitlichten Dokumentationsrichtlinien soll es damit möglich werden, Mikrobiomdaten und Ergebnisse aus unterschiedlichsten Laboren zu vergleichen, Statistiken zu generieren und somit schneller zu Schlussfolgerungen für deren praktische Relevanz und Anwendung zu kommen, z.B. für verbessertes Tierwohl, Gesundheit und Leistungsfähigkeit von Nutztieren sowie für eine nachhaltige Tierproduktion und landwirtschaftliche Praxis. Dafür werden zunächst ca. 650 Schweinemikrobiom-Studien analysiert, um relevante Protokolle von der Probennahme bis zur Bioinformatik-Analyse zu identifizieren, die derzeit in Verwendung sind. Darauf basierend wird eine Vorlage für die Sammlung von Metadaten erstellt, um zukünftig eine standardisierte, exakte und vergleichbare Erfassung von Tier- und Experiment-relevanten Daten und Faktoren (z.B. Fütterung, Haltungsbedingungen etc.) zu ermöglichen.

Eine Pilotstudie soll darüber hinaus unterschiedliche Ansätze der Mikrobiomcharakterisierung (Target Amplicon Sequencing, und Shotgun Metagenomics) und Analyse (Bioinformatik-Pipelines und Bezugsdatenbanken) vergleichen und deren Vor- und Nachteile sowie Empfehlungen und Referenzen für unterschiedliche Nutzungsaspekte zusammenstellen.

Es wird ein statistisch signifikanter Ringversuch an sechs ausgewiesenen Tierforschungsstandorten initiiert, um die Reproduzierbarkeit und den Mehrwert eines standardisierten Protokolls zu demonstrieren. Die Projektpartner werden die Handhabbarkeit und die Vorteile des Protokolls und der Referenzen validieren, Daten integrieren und nach Auswertung Standards und Referenzen für die gute wissenschaftliche Praxis vorschlagen.

 

Project Coordination:

Jun. Prof. Amélia Camarinha Silva

Microbial Ecology of Livestock, Institute of Animal Sciences

Hohenheim Center for Livestock Microbiome Research (HoLMiR), University of Hohenheim

 

Project Partners

Prof. Jürgen Zentek

Institute of Animal Nutrition, Freie Universität Berlin

 

Jun. Prof. Stéphanie Céline Hornburg

Institute for Animal Nutrition and Metabolic Physiology, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

 

Prof. Angelika Schniecke and Dr. habil. Krzysztof Flisikowski

Livestock Biotechnology, Technical University of Munich

 

Prof. Jens Tetens

Functional Breeding, Georg-August-University, Göttingen

 

Prof. Klaus Wimmers und Dr. Henry Reyer

Research Institute for Farm Animal Biology, Dummerstorf

 

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Neue Strategien zur Krankheitsreduzierung in ökologischen Hähnchenmastbetrieben unter besonderer Berücksichtigung des Darmmikrobioms

Neue Strategien zur Krankheitsreduzierung in ökologischen Hähnchenmastbetrieben unter besonderer Berücksichtigung des Darmmikrobioms

Status: laufend

Projektbeginn: 01.10.2022
Projektende: 30.09.2025

Förderkennzeichen: 2821OE034 (Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft)

Beschreibung

Ziel des Projekts ProBioHuhn ist es, einen fundamentalen Beitrag zur Entwicklung neuer Strategien zur Reduktion von Erkrankungen auf ökologischen Masthühnerbetrieben unter besonderer Berücksichtigung des Darmmikrobioms zu leisten.

Dies untergliedert sich in folgende Arbeitsziele:

(1) Erweiterung der Kenntnisse zu Erkrankungs- und Therapiehäufigkeiten sowie zur Antibiotika-Resistenzlage in ökologischen Masthühnerbeständen bezüglich dreier verschiedener Masttypen (langsamer wachsende Masthybride, Hähne von Zweinutzungs- und von Legelinien),

(2) Aufklärung über die Zusammenhänge zwischen Masttyp und Darmmikrobiom, Erkrankungsraten und Antibiotika-Resistenzen unter Berücksichtigung von Tieralter, Mastleistung, Haltungsumwelt und Management inkl. Fütterung, u.a. bezüglich Fasergehalten.

(3) Ableitung und Evaluation von innovativen Strategien zur Reduktion von Erkrankungen auf ökologischen Masthühnerbetrieben unter Berücksichtigung betriebsinterner sowie betriebs- und stufenübergreifender Faktoren (Fütterung, Gesundheitsmanagement, Masttypen etc.)

 

Beteiligte Personen

Universität Hohenheim
Jun.-Prof. Dr. Amélia Camarinha Silva

Universität Kassel
Prof. Dr. Ute Knierim

Dr. Margret Krieger

Bundesinstitut für Risikobewertung
PD Dr. Bernd-Alois Tenhagen

Thüringer Tierseuchenkasse
PD Dr. Karsten Donat

 

 

Umfassende Charakterisierung der mit dem InsP6 Abbau assoziierten Mikrobiota im Gastrointestinaltrakt von Legehennen und Wachteln

Status: laufend

Projektbeginn: 01.01.2018
Projektende: 31.12.2020

Förderkennzeichen: DFG FOR 2601, CA 1708/2-1

Beschreibung

Das Ziel des Projekts ist es, die phylogenetische und funktionelle Vielfalt der Mikrobiota im Verdauungstrakt von Wachteln und Legehennen zu charakterisieren. Es ist Teil der DFG FOR2016: „Inositolphosphate und myo-Inositol im Haushuhn: Erforschung der Schnittstelle von Genetik, Physiologie, Mikrobiom und Ernährung “.

Das übergeordnete Ziel besteht darin, die grundlegenden Prinzipien der Wechselwirkungen zwischen Mikroben und Wirt sowie die Zusammensetzung und Funktion der Darmmikrobiota bei Legehennen und Wachteln zu verstehen, wobei der Einfluss von InsP6-Abbauprodukten auf die Darmmikrobiota im Vordergrund steht.

Beteiligte Personen

Beteiligte Einrichtungen

Weitere Informationen

Förderer

Publikationen im Rahmen des Projekts

  • Borda-Molina D, Seifert J and Camarinha-Silva A (2018): Current perspectives of the chicken gastrointestinal tract and its microbiome - DOI: 10.1016/j.csbj.2018.03.002


  • Borda-Molina D, Roth C, Hérnandez-Arriaga A, Rissi D, Vollmar S, Rodehutscord M, Bennewitz J, Camarinha-Silva A. (2020): Effects on the Ileal Microbiota of Phosphorus and Calcium Utilization, Bird Performance, and Gender in Japanese Quail - DOI: 10.3390/ani10050885

Inositolphosphate und Myo-Inositol beim Geflügel: Untersuchungen an den Schnittstellen von Genetik, Physiologie, Mikrobiom und Ernährung

Verbesserung der Proteinnutzungseffizienz beim Schwein

Status: laufend

Projektbeginn: 01.08.2018
Projektende: 30.12.2021

Beschreibung

Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist es, den Einfluss von Mikrobiom, Tiergenetik, Ernährung und Proteinmetabolismus auf die Effizienz der Proteinverwertung zu identifizieren. In diesem Projekt wird das Fachwissen von fünf Forschungsgruppen, die die Effizienz der Proteinverwertung in Schweinen, und wie man diese verbessern kann, weiter untersuchen, gebündelt.

Die Abteilung Mikrobielle Ökologie bei Nutztieren ist dafür zuständig, die Zusammensetzung der Mikrobiota fallweise zu charakterisieren und Zusammenhänge mit dem Proteom- und Proteinumsatz aufzuzeigen.

Beteiligte Personen

Beteiligte Einrichtungen

Dies ist ein Kooperationsprojekt mit den Abteilungen von Prof. Jana Seifert, Prof. Markus Rodehutscord und Prof. Jörn Bennewitz.

Publikation:

Microbial signatures and enterotype clusters in fattening pigs: implications for nitrogen utilization efficiency

Diätetische Modulation der intestinalen Mikrobiota als Auslöser der Lebergesundheit: Rolle der Gallensäuren (Di-Mi-Liv)

Status: laufend

Projektbeginn: 01.09.2018
Projektende: 31.9.2021

Förderkennzeichen: 01EA1804B

Beschreibung

Das allgemeine Ziel des Di-Mi-Liv-Projekts ist es, festzustellen, ob die Wechselwirkung zwischen Darm-Mikrobiota und Gallensäuren für die Initiierungs- und Fortschrittsphasen der NAFLD entscheidend ist. Das Projekt ist Teil der von HDHL-INTIMIC mitfinanzierten Ausschreibung "Wechselbeziehung zwischen Darmmikrobiom, Ernährung und Gesundheit".

Di-Mi-Liv bündelt die Expertise von fünf Forschungsgruppen, die die Wirkung von Präbiotika auf das Fortschreiten der Krankheit, das Darmmikrobiom und die allgemeine Gesundheit weiter untersuchen werden. In Hohenheim werden die Mikrobiomanalysen auf Metagenomics- und Metabolomics- Daten basieren.

Beteiligte Personen

Beteiligte Einrichtungen

Weitere Informationen

Förderer

Abgeschlossene Forschungsprojekte

Veränderungen in der Magen-Darm Bakteriengemeinschaft von Broilern: Reaktion auf verschiedene experimentelle Diäten

Status: completed

Projektbeginn: 01.01.2015
Projektende: 01.01.2018

Förderkennzeichen: HU 838/12-2, SE 20592/2

Schlagworte: Broiler, Gastrointestinaltract, microbial community, phosphorus, phytase

Beschreibung

Das Wohlergehen der Tiere ist ein öffentliches Anliegen und es müssen alle Voraussetzungen geschaffen werden, um auf alle tierische Bedürfnisse einzugehen. Eines der wichtigsten Bedürfnisse ist eine geeignete Ernährung. Aus diesem Grund entwickeln Ernährungswissenschaftler eine adäquate Ernährung für Broiler. Jede Veränderung in der Ernährung hat Auswirkungen auf die mikrobielle Gemeinschaft des Darms, was sich auf den Gesundheitszustand und die Wachstumsrate auswirken würde. Hochdurchsatzmethoden haben sich zur Identifizierung der phylogenetischen und funktionellen Zusammensetzung von Gemeinschaften in verschiedenen mikrobiellen Ökosystemen als nützlich erwiesen. In diesem Projekt können wir mithilfe der Hochdurchsatz-Sequenzierung die beteiligten Mikroorganismen und Stoffwechselvorgänge, welche für die Futterverdauung verwendet werden, ermitteln. Es ist wichtig, ein tiefes Verständnis der mikrobiellen Gemeinschaft und ihrer Wechselwirkung mit dem Wirt zu erlangen, insbesondere im Darm, wo die Zerlegung von Proteinen und die Nährstoffaufnahme erfolgt.

Beteiligte Personen

Beteiligte Einrichtungen

Publikationen im Rahmen des Projekts

  • Borda-Molina D, Seifert J and Camarinha-Silva A (2018): Current perspectives of the chicken gastrointestinal tract and its microbiome
    DOI 10.1016/j.csbj.2018.03.002
  • Borda-Molina D, Vital M, Sommerfeld V, Rodehutscord M and Camarinha-Silva (2016:): AInsights into broilers’ gut microbiota fed with phosphorus, calcium, and phytase supplemented diets
    DOI 10.3389/fmicb.2016.02033

Bewertung von DNA-Extraktionskits und der phylogenetischen Vielfalt des Magen-Darm-Trakts von Schweinen

Status: completed

Projektbeginn: 01.08.2014
Projektende: 31.12.2015

Schlagworte: Gastrointestinaltract, microbial community, pig

Beschreibung

Ein entscheidender Schritt bei der Analyse der mikrobiellen Gemeinschaft des Magen-Darm-Trakts von Schweinen ist die Extraktion von DNA aus den verschiedenen Abschnitten. Die gewählte Methode sollte die Identifizierung der Mehrzahl der vorhandenen Mikroorganismen ermöglichen. Aufgrund der Heterogenität von Proben, ist es schwierig, Zellen aller vorhandenen Arten gleichermaßen zu lysieren. Daher ist es wichtig, die beste Methode, um die höchste Anzahl von Mikroorganismen abzudecken, zu ermitteln. Einige Methoden verwenden eine mechanische Lyse, die den DNA-Abbau erhöhen kann, während andere einen schonenden Ansatz verfolgen, der die vorhandenen Arten möglicherweise unterbewertet. Auf dem Markt gibt es ein riesiges Angebot an DNA-Extraktionskits und in der Literatur wurden mehrere robuste Methoden zur DNA-Extraktion verwendet. Die Standardisierung von Methoden ist wichtig, um zuverlässige Erkenntnisse über Formen der Bakteriengemeinschaft zu erlangen und Schweine-Studien vergleichbarer zu machen. Das Ziel dieses Projekts ist es, verschiedene DNA-Extraktionsmethoden zu testen und die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft mit terminalem Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus (T-RFLP) und Illumina Amplikon-Sequenzierung zu analysieren, um die am besten geeignete Methode für eine umfassende Untersuchung der gastrointestinalen Mikrobiota von Schweinen zu ermitteln.

Beteiligte Personen

Weitere Beteiligte Einrichtungen

Publikationen im Rahmen des Projekts

  • Burbach K, Seifert J, Pieper DH, Camarinha-Silva A (2016): Evaluation of DNA extraction kits and phylogenetic diversity of the porcine gastrointestinal tract based on Illumina sequencing of two hypervariable regions
    DOI: 10.1002/mbo3.312

Der Einfluss der genetischen Faktoren des Wirts auf die Formung von Schweinedarmmikrobiota

Status: completed

Projektbeginn: 01.08.2014
Projektende: 01.08.2016

Schlagworte: Genetics, microbial community, pig

Beschreibung

Daten der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen haben gezeigt, dass Schweinefleisch das am häufigsten konsumierte Fleisch in Deutschland ist. Daher ist es in der Schweinefleischindustrie ein wichtiges Anliegen, die Fleischqualität und Lebensmittelsicherheit zu erhalten und gleichzeitig die Wachstumsleistung zu verbessern. Die Mikrobiota des Magen-Darm-Trakts des Schweins hat einen enormen Einfluss auf diese Merkmale. Außer Studien über den Einfluss von Ernährung und Medikation auf die Mikrobiota, ist bis heute nicht viel darüber bekannt, wie sich der quantitative genetische Hintergrund des Wirts auf die Darmmikrobiota von Schweinen auswirkt. Um dieses Thema besser zu verstehen, untersuchen wir die Zusammensetzung der Mikrobengemeinschaft unter Verwendung von Illumina Amplikon- und Sequenzierungs-Genotypdaten, die von Porcine SNP60 Bead Chip von Illumina erhalten werden.

Beteiligte Personen

Beteiligte Einrichtungen

Publikationen im Rahmen des Projekts

  • Camarinha-Silva A, Maushammer M, Wellmann R, Vital M, Preuss S and Bennewitz J (2017): Host genome influence on gut microbial composition and microbial prediction of complex traits in pigs
    DOI 10.1534/genetics.117.200782

Mitochondriale Funktionalität bei der Milchkuh

Altersbedingte Modifikationen der intestinalen Homöostase und Barrierefunktion: Rolle von Mikrobiota, iNOS und des angeborenen Immunsystems

Status: laufend

Projektbeginn: 01.06.2016
Projektende: 2020

Förderkennzeichen: DFG SPP 1656 (CA 1708/1-1)

Schlagworte: mice, aging, microbial community, sequenzierung

Beschreibung

Die intestinale Mikrobiota ist als Schlüsselkomponente der gastrointestinalen Homöostase und der Aufrechterhaltung der intestinalen Barrierefunktion bekannt. Somit spielt sie eine wichtige Rolle für die menschliche Gesundheit.

Dieses Projekt zielt darauf ab, die Wechselwirkung von Darmflora und Darm während des Alterns zu verstehen; mit einem besonderen Fokus auf den Einfluss der Bioverfügbarkeit von Nahrung und Energie als Faktoren, die zu alterungsbedingten Veränderungen der Darmflora und der Darmbarrierefunktion beitragen.

Beteiligte Personen

Beteiligte Einrichtungen

Förderer

 

Projektwebsite:
www.intestinal-microbiota.de