Molekulares Monitoring und Konkurrenzverhalten von n-Alkan-verwertenden Mikroorganismen:
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Aachen
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2000
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| adam_text | Titel: Molekulares Monitoring und Konkurrenzverhalten von n-Alkan-verwertenden Mikroorganismen
Autor: Schmitz, Christoph
Jahr: 2000
Inhaltsverzeichnis
Einleitung______________________________________________________________________1
1.1 Die Charakterisierung von Mikroorganismengemeinschaften________________________/
1.1.1 Physiologische, biochemische und molekularbiologische Methoden zur Identifizierung von
Mikroorganismen____________________________________________________________1
1.1.2 Die 16S-23S-rDNA-lntergenic-Spacer-Amplifikation(IGSA)__________________________4
1.2 n-Alkan-kontaminierte Sandböden _______________________________________________7
1.3 Vorkommen und Abbauleistungen von Bakterien, Hefen und Pilzen in n-Alkan-
kontaminierten Böden______________________________________________
1.4 Bioaugmentation: Beunpfung mit Spezialkulturen_____________________________11
1.5 Die Art Burkholderia cepacia_____________________________________________14
1.6 Ziel der Arbeü_________________________________________________________IS
2 Material und Methoden__________________________________________________ 19
2.1 Material_____________________________________________________________19
2.1.1 Mikroorganismen___________________________________________________________19
2.1.2 Nährmedien_______________________________________________________________20
2.2 Mikrokosmen_________________________________________________________________21
2.2.1 Konlaminierte Bodenprobe___________________________________________________22
2.2.2 N-Bestimmung (photometrisch)_______________________________________________22
2.2.3 GC-Messung______________________________________________________________23
2.2.4 Sauerstoffverbrauch_________________________________________________________23
2.2.5 Respirometermessungen_____________________________________________________24
2.3 Schüttelversuche________________________________________________________24
2.3.1 Verwertung von n-Alkanen___________________________________________________24
2.3.2 HPLC-Messung____________________________________________________________24
2.4 lnhibüionsversuche mit Burkholderia cepacia DSM 50181T________________________25
2.5 Molekularbiologische Methoden________________________________________________26
2.5.1 Aufschluß der Bakterien für die PCR____________________________________________26
2.5.2 PCR-Bedingungen__________________________________________________________26
2.5.3 Gel-Elektrophorese_________________________________________________________26
3 Ergebnisse_____________________________________________________________________27
3.1 Intergenic-Spacer-AmpUficatkm (1GSA)_________________________________________27
3.1.1 IGSA-Muster verschiedener Bakterien___________________________________________27
3.1.2 IGSA-PCR zur Identifizierung von Isolaten_______________________________________39
3.1.3 IGSA-PCR als Methode des molekularen Monitorings_______________________________40
3.2 Verwertungsspektrum der eingesetzten Mikroorganismen__________________________41
3.3 Mikrokosmosexperimente mit definierten Mikroorganismen-gemeinschaften__________42
3.3.1 Abbauleistung der Bakterien-Modellcoenose mit MM-Medium_________________________42
3.3.2 Abbauleistung der Bakterien-Modellcoenose mit FMM-Medium _______________________45
3.3.3 Abbauleistung der Hefe-Modellcoenose mit MM-Medium____________________________46
3.3.4 Abbauleistung der Hefe-Modellcoenose mit FMM-Medium___________________________47
3.3.5 Stickstoffverbrauch in den Mikrokosmen_________________________________________49
3.3.6 Abbauleistung der Bakterien- und Hefen-Modellcoenose mit FMM-Medium______________50
3.3.7 Zusammenfassung der Abbauleistungen__________________________________________53
3.4 Konkurrenzverhalten der Hefecoenose in unsterilen Böden _________________________54
3.5 Der Einfluß der Stickstoffquelle auf den Alkanabbau______________________________58
3.5.1 Einfluß der Stickstoffquelle auf den pH von Schüttelkulturen__________________________58
3.5.2 Einfluß der Stickstoffquelle auf den pH und den Alkanabbau im Mikrokosmos____________60
3.5.3 Atmungsaktivitäten in den MK mit verschiedenen N-Quellen__________________________61
3.6 Das Konkurrenzverhalten von Burkholderia cepacia DSM 5O1S1T___________________63
3.6.1 Keimzahlen von B. cepacia in verschiedenen Mikrokosmen___________________________63
3.6.2 Einfluß von B. cepacia auf den Alkanabbau im Boden________________________________64
3.6.3 Respirationsraten in Mikrokosmen mit und ohne B. cepacia___________________________66
3.7 Ursachen für das Wachstum von B. cepacia in Kokultur mit n-Alkan-Verwertern _____68
3.7.1 Keimzahlen von B. cepacia in Schiittelkultur mit anderen n-Alkanverwertern _____________69
3.7.2 Wachstum von B. cepacia in Kulturfiltraten anderer n-Alkanverwerter___________________70
3.7.3 Kinetik des Wachstums von B. cepacia in Kokultur_________________________________71
3.7.4 Induktion des Alkanabbaus____________________________________________________72
3.7.5 Intermediate des Alkanabbaus__________________________________________________73
3.7.6 Stoffwechselprodukte der n-Alkanverwerter_______________________________________74
3.8 Die Hemmwirkung von B. cepacia DSM 50181T auf die n-Alkanverwerter der
Modellbiocoenosen______________________________________________________76
3.8.1 Agardiffusionstests __________________________________________________________76
3.8.2 Die Hemmwirkung von B. cepacia DSM 50181T während des Wachstums in Kokultur auf Platte:
Stempelexperimente__________________________________________________________79
3.8.3 Der Einfluß der Zelldichte und der Wachstumsphase von B. cepacia auf die Hemmwirkung__81
4 Diskussion______________________________________________________________85
4.1 Die 16S-23S-rDNA-lntergenic-Spacer-Amplifikation (IGSA) als Methode zum
molekularen Monitoring und zur Identifizierung von Bakterien___________________85
4.2 Zusammenhang zwischen Stickstoffquelle, pH und n-Alkanabbau________________89
4.3 Favoriten des n-Alkanabbaus in Sandböden__________________________________92
4.4 Bioaugmentation mit der Hefecoenose H8____________________________________95
4.5 Der Einfluß von B. cepacia DSM 5018IT auf die Mikroorganismengemeinschaften 96
5 Zusammenfassung________________________________________________103
6 Literatur_________________________________________________________JOS
7 Anhang_________________________________________________________ 121
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