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Hochschulschrift

Struktur und Funktion nitrifizierender Bakterien in Fließgewässern

MPG-Autoren
http://pubman.mpdl.mpg.de/cone/persons/resource/persons56732

Höppner,  Jana
Limnological River Station Schlitz, Max Planck Institute for Limnology, Max Planck Institute for Evolutionary Biology, Max Planck Society;

http://pubman.mpdl.mpg.de/cone/persons/resource/persons57008

Witzel,  Karl-Paul
Department Ecophysiology, Max Planck Institute for Limnology, Max Planck Institute for Evolutionary Biology, Max Planck Society;

http://pubman.mpdl.mpg.de/cone/persons/resource/persons56815

Marxsen,  Jürgen
Limnological River Station Schlitz, Max Planck Institute for Limnology, Max Planck Institute for Evolutionary Biology, Max Planck Society;

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Zitation

Höppner, J. (1999). Struktur und Funktion nitrifizierender Bakterien in Fließgewässern. Diploma Thesis, Justus-Liebig-Universität, Giessen.


Zitierlink: http://hdl.handle.net/11858/00-001M-0000-000F-C883-A
Zusammenfassung
Zusammenfassung Über das Vorkommen von Ammoniak-Oxidierern an quellnahen Standorten ist bis heute wenig bekannt. Ein Vergleich dreier Bäche, die sich in bezug auf Chemismus und Einzugsgebiet unterscheiden, sollte Aufschluß über den Einfluß abiotischer Faktoren auf Anzahl, Aktivität und Vielfalt der Ammoniak-Oxidierer in der fließenden Welle und im Sediment geben. Durch die Kombination aus klassischen mikrobiologischen und modernen molekularbiologischen Methoden sollten diese Unterschiede für die jeweiligen Standorte dargestellt werden. Die Untersuchungen zeigten an allen Standorten geringere Abundanzen der Ammoniak-Oxidierer im Vergleich zu Nitrit-Oxidierern. Die Zahlen der Nitrit-Oxidierer lagen in der fließenden Welle 3- bis über 100-mal so hoch, im Sediment nur 2- bis 8-mal so hoch, wie die Zahlen der Ammoniak-Oxidierer. Im Sediment des Fichtenbaches konnten in 4 - 5 cm Tiefe ungewöhnlich hohe Abundanzen beider Organismengruppen nachgewiesen werden, die aufgrund des niedrigen pH-Wertes nicht erwartet wurden. Im Wasser des Rohrwiesenbaches wurde eine extrem hohe Abundanz von Nitrit-Oxidierern nachgewiesen. Insgesamt ließen sich jedoch im Hinblick auf die Anzahl der Nitrifikanten keine standortspezifischen Unterschiede feststellen. Die Aktivität der autotrophen Ammoniak-Oxidierer wurde durch [¹⁴C]Bicarbonat-Aufnahme bestimmt. Im Wasser und im Sediment wurden vergleichbare Aktivitäten festgestellt. Im Wasser konnten keine gravierenden bachspezifischen Unterschiede festgestellt werden. Die Zellen im Sediment des Fichtenbaches (s.o.) zeigten mit 4,5 x 10⁻¹⁵ mol/h/MPN nur eine geringe Aktivität. Im tieferen Sediment des Rohrwiesenbaches (4 – 5 cm) zeigten die Bakterien mit 1,1 x 10⁻¹² mol/h/MPN eine extrem hohe Aktivität. Zusammenfassend ließen allerdings auch die Aktivitätsbestimmungen keine standortspezifischen Unterschiede erkennen. Die Vielfalt der Ammoniak-Oxidierer wurde durch die Amplifikation von 16S rDNA-Fragmenten und deren sequenzabhängige Auftrennung durch DGGE sowie Sequenzierung dargestellt. Dabei wurde ein PCR-System verwendet, welches zunächst mit allgemeinen Eubakterienprimern (EUB I/ EUB II) und anschließend mit spezifischen Ammoniak-Oxidierer-Primern (NitA/NitB), gezielt die Vielfalt der in den Proben vorliegenden Ammoniak-Oxidierer-Sequenzen nachweisen sollte. Dabei erwies es sich durchaus als schwierig, die aus den Wasser- und Sedimentproben extrahierte DNA von Verunreinigungen zu trennen. Nach Optimierung der Extraktion- und Reinigungsverfahren konnten aus Wasserproben aller drei Bäche NitA/NitB-Produkte amplifiziert werden. Für die DGGE-Analyse wurde die variable Region V3 der 16S rDNA in einer weiteren PCR mit P2/P3-Primern amplifiziert und nach ihrer jeweiligen Sequenz aufgetrennt. Die DGGE-Analyse zeigte für den Fichtenbach mit 4 die geringste Anzahl an Banden im Gel. Die höchste Vielfalt konnte mit 6 Banden im Rohrwiesenbach nachgewiesen werden. Im Breitenbach konnten 5 Banden im Gel dargestellt werden. Die amplifizierten NitA/NitB PCR-Produkte wurden kloniert und Cycle Sequencing mit dem Sequenziergerät 377 A von Perkin Elmer analysiert. Eine Überprüfung der aus jeweils 4 Teilsequenzen ermittelten Konsensussequenz auf Chimäre zeigte, daß es sich bei 31% wahrscheinlich um Chimäre handelte. Dabei konnten 27% dem Fichtenbach zugeordnet werden. Die Sequenzen aus dem Fichtenbach wurden verschiedenen β-Proteobakterien zugeordnet. Im Rohrwiesenbach wurden überwiegend Gallionella-ähnliche Sequenzen nachgewiesen. Insgesamt wurden 4 von 51 Sequenzen zu Ammoniak-Oxidierern gruppiert. Dabei stammten drei aus dem Breitenbach und eine aus dem Rohrwiesenbach.