16S rRNA Stable Isotope probing von psychrophilen sulfatreduzierenden Mikroorganismen in Inkubation von arktischen marinen Sedimenten mit Azetat - Putz, Martina (2012)
Zwischen 32 und 46% der Primärproduktion der Ozeane weltweit sinkt auf den Meeresgrund. Die produzierten organischen Verbindungen werden reoxidiert und in anoxischen Bereichen des Meeresbodens nützen Mikroorganismen unter anderem Nitrat, Eisen, Mangan oder Sulfat als Elektronenakzeptor. Vor allem in Küstengebieten spielen sulfatreduzierende Mikroorganismen eine wichtige Rolle in der Remineralisation von Biomasse. Da rund 90% der Meeressedimente eine Temperatur von 4°C und darunter aufweisen haben psychrophile Bakterien eine enorme Bedeutung. Aufgrund der hohen Sulfatkonzentration von rund 28 mM und den anoxischen Bedingungen sind marine Sedimente eines der wichtigsten Habitate von SRM. Es wurden bereits mehrere Studien über die mikrobielle Gemeinschaft und deren physiologische Eigenschaften der Sedimente durchgeführt und in der häufig beprobten Station J deutliche Unterschiede zwischen den obersten Schichten bis 2 cm und der folgenden Schicht von rund 5 cm festgestellt. In einer Tiefe von 5-9 cm sind sulfatreduzierende Organismen für die Produktion von 96% des gelösten, anorganischen Kohlenstoffs verantwortlich. Es wurden bereits zahlreiche Studien zur Diversität der mikrobiellen Gemeinschaft dieses Lebensraumes durchgeführt, aber die Identität aller SRM konnte bislang nicht eruiert werden. So war es Ziel dieser Studie durch RNA ‚stable isotope probing‘ aktive SRM der Sedimente nachzuweisen und zu beschreiben. Nach Inkubation der arktischen, marinen Sedimentproben mit 13C Kohlenstoff markiertem Azetat wurde RNA isoliert und schwere von leichter RNA über Zentrifugation eines Dichtegradienten getrennt. In den einzelnen Fraktionen des Gradienten wurde RNA quantifiziert und mit Hilfe von bakteriellen T-RFLP Analysen der 16S rRNA Gene untersucht. Während der Inkubation der Sedimente wurde die Sulfatreduktionsrate ermittelt und ein positiver Effekt der Azetatzugabe auf die Sulfatreduktion nachgewiesen. Die Aktivität von SRM wurde so nachgewiesen und durch Isotopen Massenspektrometrie und RiboGreen® Analysen der Gradienten konnte eine geringe Anreicherung von 13C-Kohlenstoff in isolierter RNA festgestellt werden. Leichte Fraktionen waren durch eine große Anzahl an unerschiedlich langen Restriktionsfragmenten gekennzeichnet. In schweren Fraktionen konnten einzelne replizierbare Peaks nachgewiesen werden, welche in keiner der leichten Fraktionen detektierbar waren. Um durch den Vergleich mit den bekannten Sequenzen zu ergründen um welche Organismen es sich dabei handelt ist die T-RFLP Analyse zu ungenau und Klonieren und Sequenzieren der Nukleotide aus schweren Fraktionen unumgänglich. Weitere Untersuchungen von Replikaten der Inkubation, sowie früherer Zeitpunkte und Kontrollen sind notwendig, um auszuschließen, dass es sich nicht um Kontaminationen der Fraktionen handelt. In durchgeführten Experimenten konnte zwar nachgewiesen werden, dass in den Inkubationsproben an die Azetatzugabe gekoppelt Sulfat reduziert wurde, die Identität jener Mikroorganismen bleibt aber nach wie vor im Dunkeln.