Ochsenreiter, Torsten (2003)
Molekular-ökologische und genomische Studien zur Charakterisierung von nicht-kultivierten Archaea und Acidobacteria.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Molekular-ökologische Studien der letzten Jahre haben aufgezeigt, dass der weitaus größte Teil der Mikroorganismen, sogar über 99%, bis heute nicht charakterisiert wurde. Es wurden neue Phyla der Archaea und Bacteria entdeckt, deren ökologische Bedeutung noch völlig ungeklärt ist, weil keine dieser Organismen bisher kultiviert werden konnten. In den letzten Jahren wurden so auch in der Domäne der Archaea neue phylogenetische Gruppen, von bis jetzt nicht-kultivierten Crenarchaeota identifiziert, die aus moderaten, marinen und terrestrischen Habitaten stammten. Alle bislang kultivierten Vertreter dieses Phylums sind dagegen extrem Thermophile. Um einen umfassenden Überblick über die Verteilung und Diversität von nichtthermophilen Crenarchaeota in moderaten Habitaten zu gewinnen, wurden in der vorliegenden Arbeit 13 unterschiedliche terrestrische und aquatische Habitate mittels 16S rDNA-basierter Methoden untersucht. In sechs verschiedenen Bodenproben wurde jeweils nur eine bestimmte Gruppe von Crenarchaeota nachgewiesen, im Gegensatz dazu war die Diversität der Cren-archaeota in Süßwasserhabitaten deutlich größer. Mit spezifischen Oligonukleotiden für nicht-thermophile Crenarchaeota wurde eine Methode etabliert, um 16S rRNA-Gene in einer Umweltprobe mittles real time PCR zu quantifizieren. Die relative Abundanz von Crenarchaeota im Boden des Sandökosystems am Rotböhl (ROB) wurde über diese Methode mit 0,5% bestimmt. In der Rhizosphäre des gleichen Habitats und in einem benachbarten landwirtschaftlich genutzten Boden stellten die Crenarchaeota 0,16% der gesamtprokaryotischen 16S rRNA Gene. Diese Daten zeigten, dass nicht-thermophile Crenarchaeota eine wenig diverse, aber stabile Population der Mikrobiota in verschiedenen Bodenhabitaten stellen. Neben den nicht-thermophilen Crenarchaeota wurde auch die Diversität und Abundanz von Acidobacteria, einer dominanten Bacteria Gruppe, die bislang kaum charakterisiert ist, untersucht. Acidobacteria wurden als neues Phylum der Bacteria erst im Zuge der molekular-ökologischen Studien der letzten Jahre etabliert. In ihrer phylogenetischen Breite sind sie vergleichbar mit den sehr gut charakterisierten Proteobacteria. In den hier durchgeführten quantitativen Studien wurden Acidobacteria der Gruppe V mit 8% als eine der dominanten Gruppen im Boden des Sandökosystems am Rotböhl nachgewiesen. Im benachbarten, landwirtschaftlich genutzten Boden stellten sie sogar 37% der bakteriellen Population. Aus einer komplexen Genbank, die genomische Fragmente der mikrobiellen Population des Sandökosystems enthielt, wurden sechs DNA-Fragmente mit insgesamt 210 kb analysiert. Diese Analyse bestätigte die postulierte große Diversität und Kohärenz der Acidobacteria. Insbesondere ein 22 kb großer, colinearer Bereich zwischen zwei Genomfragmenten mit einem hypothetischen Purin- Biosyntheseoperon wurde näher charakterisiert. Es konnte eine Hypothese über die Verwandtschaftsbeziehung von Acidobacteria, Firmicutes und Proteobacteria abgeleitet werden. Diese Analysen stellen die ersten genomischen Informationen über Acidobacteria dar, einer Gruppe die äußerst abundant und ubiquitär in Böden vertreten ist, aber bislang noch völlig uncharakterisiert blieb.

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