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Zell-Zell-Interaktionen heterotropher Bakterien bei der Besiedlung und dem Abbau partikulären organischen Materials im Bodensee

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STYP REKOWSKI, Katharina, 2008. Zell-Zell-Interaktionen heterotropher Bakterien bei der Besiedlung und dem Abbau partikulären organischen Materials im Bodensee [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz

@phdthesis{StypRekowski2008ZellZ-7840, title={Zell-Zell-Interaktionen heterotropher Bakterien bei der Besiedlung und dem Abbau partikulären organischen Materials im Bodensee}, year={2008}, author={Styp Rekowski, Katharina}, address={Konstanz}, school={Universität Konstanz} }

Zell-Zell-Interaktionen heterotropher Bakterien bei der Besiedlung und dem Abbau partikulären organischen Materials im Bodensee deposit-license In dieser Arbeit wurden Zell-Zell Interaktionen heterotropher Bakterien aus dem Litoral des Bodensees bei der Besiedlung und dem Abbau partikulären organischen Materials untersucht. Zum einen wurde dabei die Rolle bakterieller Zell-Zell Kommunikation (Quorum Sensing) über N-Acyl-Homoserinlaktone (AHL) unter natürlichen Bedingungen charakterisiert. Zum anderen wurden Interaktionen in einem mixed species biofilm beim Abbau von Chitin untersucht. Für diese Untersuchungen wurden Mikrosmos-Experimente etabliert, in denen partikuläres organisches Material (autoklavierte einzellige Algen oder Chitin) in Agarosepartikel eingebettet wurde und entweder der natürlichen Mikroflora des Bodenseelitorals oder definierten Bakterienstämmen als Substrat in Flüssigkulturen angeboten wurde.<br />1. In Mikrosmos-Experimenten mit eingebetteten Algen und der natürlichen Mikroflora des Bodenseelitorals reicherten sich zwei dominante Gruppen von Bakterien an, welchen eine wichtige Rolle beim Abbau organischer Partikel zugeschrieben wird. Dies waren einerseits AHL-bildende Gammaproteobakterien der Gattung Aeromonas und andererseits nicht AHL-bildende Stämme der sehr heterogenen Gruppe Cytophaga/Flavobacterium. Einige Stämme beider Gruppen zeigten bei der Isolierung aus den Mikrokosmen Wechselwirkungen bei der Koloniebildung auf Festmedium.<br />2. Die starke Anreicherung der AHL-bildenden Aeromonas-Stämme unterstützte unsere ursprüngliche Arbeitshypothese, dass AHL-vermittelter Zell-Zell Kommunikation eine wichtige Rolle bei der Besiedelung und dem Abbau von partikulärer organischer Substanz zukommt. Wachstumsversuche mit Rein- und definierten Cokulturen von Aeromonas hydrophila Stamm AH-1N und der nicht AHL-bildenden isogenen Mutante AH-1N ahyI zeigten jedoch, dass AHL-Bildung unter standortnahen Bedingungen für eine erfolgreiche Etablierung innerhalb der Mikrokosmen nicht erforderlich war. Auch in Konkurrenz mit dem Cytophaga sp. Stamm 4D9 war ein Wachstumsvorteil des Stammes AH-1N durch AHL-Bildung nicht zu beobachten.<br />3. A. hydrophila Stamm AH-1N und Cytophaga sp. Stamm 4D9 konnten beide mit freiem kolloidalem Chitin als Kohlenstoff-, Stickstoff- und Energiequelle in Flüssigkultur wachsen. Lag Chitin in Agarose eingebettet vor, so war Stamm 4D9 nur noch in Cokultur mit Stamm AH-1N in der Lage, mit Chitin zu wachsen. Dabei integrierte sich Stamm 4D9 in den Biofilm des Stammes AH-1N auf den Agarosepartikeln. Stamm 4D9 konnte auch in Gegenwart zellfreier Kulturüberstände, welche von Stamm AH-1N produzierte extrazelluläre chitinolytische Enzyme enthielten, mit eingebettetem Chitin wachsen. Dabei bildete Stamm 4D9 keinen Biofilm. In Cokultur war eine Biofilmbildung des Stammes 4D9 erforderlich, um Zugang zu den durch die chitinolytischen Enzyme von Stamm AH-1N gebildeten Oligomere von N-Acetylglucosamin (GlcNAc) zu erhalten.<br />4. Weiterhin unterstützte Stamm AH-1N das Wachstum des Pseudomonas aeruginosa-Stammes PAO1 beim Wachstum mit Chitin, welcher in Reinkultur nicht in der Lage war, Chitin abzubauen. In Cokultur mit Stamm AH-1N nutzte Stamm PAO1 das durch Stamm AH-1N während des Wachstums mit Chitin freigesetzte Acetat sowie vermutlich das Chitin-Monomer GlcNAc und zusätzliche bisher nicht identifizierte Chitin-Abbauprodukte, nicht aber die Oligomere GlcNAc2 und GlcNAc3.<br /><br />Zusammenfassend waren die von uns etablierten Mikrokosmen hervorragend geeignet, um Wechselwirkungen heterotropher Bakterien bei der Besiedlung und dem Abbau organischer Partikel zu untersuchen und dabei die natürlichen Bedingungen des Bodensees zu simulieren. Im Rahmen der Mikrokosmos-Experimente sowie weiterentwickelter Versuche mit Chitin als Substrat wurden neue Zell-Zell Interaktionen standortrelevanter Bakterien entdeckt. Diese Entdeckungen können als Grundlage für weitere Untersuchungen zu spezifischen Wechselwirkungen zwischen heterotrophen Bakterien bei der Biofilmbildung und dem Abbau organischer Partikel dienen. application/pdf 2008 Styp Rekowski, Katharina Cell-cell interactions of heterotrophic bacteria during colonization and degradation of particulate organic matter in Lake Constance deu Styp Rekowski, Katharina 2011-03-24T17:37:56Z 2011-03-24T17:37:56Z

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