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Cultivation and inorganic carbon uptake of the rare desmid Oocardium stratum
Julia Wukovits
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Michael Schagerl
DOI
10.25365/thesis.27885
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30315.14827.822363-3
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Arbeit befasst sich mit der Desmidiaceae Oocardium stratum, welche vereinzelt und ausschließlich in noch aktiven Quelltuffbächen anzutreffen ist. Diese Standorte sind durch eine hohe Fließgeschwindigkeit sowie durch eine sehr starke Ausfällung von Tuff charakterisiert. Der hohe Austausch von atmosphärischem CO2 an den von Oocardium besiedelten Kaskaden, sowie das mit CO2 übersättigte Quellwasser liefern eine hohe Verfügbarkeit dieser Kohlenstoffspezies. Die Beschränkung des Vorkommens der Alge auf diese besonderen Lebensräume geht möglicherweise mit einer Spezialisierung auf CO2 als einzige anorganische Kohlenstoffressource einher. Ziel dieser Studie war es, die Aufnahme von anorganischem Kohlenstoff unter Laborbedingungen zu untersuchen. Um dies zu ermöglichen, entwickelten wir zunächst eine Methode zur Isolierung und Kultivierung von Oocardium stratum. Von einem Tuffabschnitt im Quellbereich des Maierbachs/Lunz in Niederösterreich wurden Kolonien entnommen, welche bereits mit bloßem Auge zu erkennen waren (grüne, stecknadelkopfförmige Strukturen). Kultivierungsversuche in flüssigen Medien blieben erfolglos, doch es gelang schließlich, unialgale Agarkulturen anzulegen. Die Agarplatten wurden mit Wood’s Kulturmedium hergestellt, welches mit HEPES auf pH 7 gepuffert und mit CaCO3 angereichert wurde. Zur erfolgreichen Kultivierung wurden einzelne Oocardium Zellen des „Freien Stadiums“ auf das Kulturmedium überführt. Nachdem sich eine Reproduktion der Zellen eingestellt hatte, wurde der Zustand der Kulturen licht- und elektronenmikroskopisch analysiert. Die TEM Aufnahmen zeigten große, mit Stärkeschollen umgebene, Pyrenoide, Lipideinlagerungen sowie vielzählige, mit dem Golgi-Apparat assoziierte Vesikel. Zur Untersuchung der Kohlenstoffaufnahme wurden pH-Drift-Experimente durchgeführt, welche Enzyminhibitoren inkludierten (Karboanhydrase-Inhibitor Acetazolamid; Membrangebundener ATPase-Inhibitor Natriumorthovandat). Wir verglichen die Affinität zu anorganischen Kohlenstoffspezies von Oocardium stratum mit Scenedesmus acuminatus und Chlorella sp., welche unter identen Bedingungen kultiviert wurden. Scenedesmus acuminatus ist eine Art, die üblicherweise in leicht alkalischen, eutrophen Oberflächengewässern anzutreffen ist, während Chlorella sp. aus einer Bodenprobe isoliert wurde. Wir erwarteten im Falle von Oocardium stratum eine eindeutige Bevorzugung von CO2, keine enzymatisch katalysierte Aufnahme von anorganischem Kohlenstoff und keine aktive Aufnahme von HCO3- aufgrund der hohen Verfügbarkein von freiem CO2 an dessen besonderem natürlichem Standort. Unsere Untersuchungen bestätigten diese Annahme unter den gegebenen experimentellen Bedingungen. Im Gegensatz zu Scenedesmus acumitaus fanden wir weder jegliche Aufnahme von HCO3-, noch enzymatische Aktivität innerhalb dieser Art und eine leichte CO2 Affinität in Form einer Aufnahme per Diffusion.
Abstract
(Englisch)
The desmid Oocardium stratum is found sporadically and exclusively in tufa habitats, which are still active. The restriction to these peculiar biotopes is probably linked to specific uptake of inorganic carbon (Ci). We aimed to study the Ci uptake under controlled laboratory conditions. First, we developed a method for isolation and cultiviation of Oocardium stratum. Colonies already visible by blank eye (green-pinhead shaped formations) were collected at a travertine stretch of the Maierbach/Lunz in Lower Austria. Cultivation did not succeed in liquid media, but we were able to grow unialgal cultures on solidified agar prepared with Wood’s culture medium, buffered with HEPES to pH 7 and enriched with CaCO3. Scanning and transmission electron microscopy was applied to study the condition of cells shortly after they started in vitro reproduction. For Ci uptake, pH drift experiments were performed including the carbonic anhydrase inhibitor acetazolamide and the inhibitor of membrane bound ATPase natriumorthovanadate. We compared Ci affinity of Oocardium to Scenedesmus acuminatus and Chlorella sp. grown under the identical conditions. While S. acuminatus is a taxon commonly found in slightly alkaline, eutrophic surface waters, Chlorella sp. was isolated from a soil sample. Due to its peculiar habitat with a high availability of free CO2, a clear preference of CO2, no enzymatic catalysis of Ci uptake and absence of active HCO3- uptake was expected for Oocardium, which was finally confirmed within given conditions in our experiments. In contrast to Scenedesmus acuminatus, we did neither find any HCO3- uptake for Chlorella sp. or Oocardium stratum and nor enzymatic activity for this taxon and a slight CO2 affinity by diffusive uptake.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Oocardium stratum Algenkultivierung Aufnahme von anorganischem Kohlenstoff pH Drift Experimente AZ VAN
Schlagwörter
(Deutsch)
Oocardium stratum algae cultivation inorganic carbon uptake pH drift experiments AZ VAN
Autor*innen
Julia Wukovits
Haupttitel (Englisch)
Cultivation and inorganic carbon uptake of the rare desmid Oocardium stratum
Paralleltitel (Deutsch)
Kultivierung und Aufnahme von anorganischem Kohlenstoff der seltenen Desmidiaceae Oocardium stratum
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
44 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Michael Schagerl
Klassifikation
42 Biologie > 42.50 Phycophyta
AC Nummer
AC11055509
Utheses ID
24918
Studienkennzahl
UA | 444 | | |