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Die Rolle von Süßwassermikroben beim Abbau von Huminstoffen

Biologen untersuchten mithilfe einer EU-Finanzierung den Beitrag von Mikroorganismen zum Abbau von Huminstoffen in Süßwasser-Ökosystemen, um ein besseres Verständnis der Arten und Mechanismen zu gewinnen. Die Wissenschaftler verwendeten fortschrittliche Technologien, um die Sequenzierung der genomischen und Stoffwechselvielfalt in zwei verschiedenen Seenumgebungen zu untersuchen.
Die Rolle von Süßwassermikroben  beim Abbau von Huminstoffen
Huminstoffe (HS) enthalten eine Mischung von komplexen Polymeren, die sich in Boden, Sedimenten und natürlichen Gewässern als Folge der biologischen und physikalisch-chemischen Umwandlung von pflanzlicher Biomasse bilden, einem Prozess, der als Humifikation bekannt ist. In Süßwasser-Ökosystemen sind HS eine wichtige Quelle für Kohlenstoff und Energie, und machen bis zu 80% der Gesamtmenge des gelösten organischen Kohlenstoffpools (DOC) aus.

Das Projekt 'Structural and functional biodiversity of humic matter degrading freshwater microbial communities' (HUMADE) untersucht, welche Enzyme werden von Mikroorganismen zum Abbau HSs im Süßwasser-Ökosystem beschäftigt. Es wurde angenommen, dass HS nicht durch einfache Reaktionen heruntergebrochen werden können, sondern dafür eine große Anzahl verschiedener Enzyme benötigt wird.% L
Die Projektpartner untersuchten die mikrobiellen Gemeinschaften in zwei verschiedenen Seen in einem Gebiet im Nordosten Deutschlands. Der Stechlinsee ist groß, aber in Bezug auf die gebildete organische Substanz nur schwach produktiv und hat einen geringen DOC-Gehalt. Im Gegensatz dazu ist der Moorsee Große Fuchskuhle ein kleines und flaches Gewässer, das neben einem Torfmoor gelegen ist und sich durch hohe DOC-Konzentrationen auszeichnet.

Die Wissenschaftler extrahierten Nukleinsäuren aus Proben, die sie aus beiden Seen entnommen haben, und untersuchten diese mit Sampling-Technologie der nächsten Generation, um eine vergleichende Analyse zwischen aeroben und anaeroben Lebensräumen zu ermöglichen. Die Biologen sequenzierten auch die Genome von Bakterienisolaten, von denen angenommen wird, dass am Süßwasser-HS-Umsatz beteiligt sind.

Bakterienproben enthielten ein genetisches Isolat der Gattung Polynucleobacter vom Moorsee Große Fuchskuhle und zwei genetische Isolate der Gattung Sphingomonas vom Stechlinsee. Polynucleobacter kommt sehr reichhaltig in Frischwasser vor und kann UV-Strahlung und reaktive Sauerstoffspezies tolerieren, die infolge der photolytischen Reaktion von organischen Stoffen, einschließlich HS, produziert werden. Beide Sphingomonasisolate zeigten aktiven HS-Abbau in Laborexperimenten auf und schienen in der Lage zu sein, aerob-anoxygene Photosynthese durchzuführen, wobei Lichtenergie erfasst und in Adenosintriphosphat (ATP) umgewandelt wird, ohne die Erzeugung von Sauerstoff, in Gegenwart von Sauerstoff. Diese Energiequelle könnte eine Lösung für diese Organismen sein, zusätzliche Energie für den Abbau von komplexen Polymeren zu gewinnen.

Ergebnisse aus dem Projekt HUMADE haben eine detaillierte Beschreibung der mikrobiellen Diversität und Aktivität geliefert, die am Süßwasser HS-Kreislauf beteiligt sind. Diese Arbeiten können zum Verständnis der biologischen Mechanismen beitragen, die am Abbau von komplexen Polymeren in Süßwasser-Umgebungen beteiligt sind.

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Fachgebiete

Scientific Research
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