Detailansicht
Taxonomic analysis and metagenomic binning of a community present in an agricultural biogas fermenter
Britta Nöbauer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Biologie
Betreuer*in
Thomas Rattei
DOI
10.25365/thesis.44139
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-23883.55471.565682-8
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Biogasfermenter beherbergen äußerst komplexe mikrobielle Gemeinschaften und die einzelnen Mitglieder erfüllen ganz spezielle Aufgaben auf dem Weg vom Substrat-Abbau zur Herstellung der Endprodukte Methan und CO2. Nur ein winziger Anteil der tatsächlich vorkommenden Spezies wurden bis jetzt näher beschrieben; oftmals sind die Genomsequenzen und funktionellen Zuordnungen nicht vorhanden. Auch wenn es so scheint als wären die einzelnen Vertreter perfekt organisiert im hydrolytischen Abbau von pflanzlicher Biomasse, so schneiden sie im direkten Vergleich zu Populationen in Verdauungstrakten von Pflanzenfressern doch wesentlich schlechter ab. Erklärungen für diese Feststellung liegen bis jetzt noch im Dunkeln. In dieser Thesis haben wir einen typischen landwirtschaftlichen Ein-Phasen Biogasfermenter in Bezug auf dessen mikrobielle Zusammensetzung und die funktionelle Genomausstattung der zugrundeliegenden Taxa untersucht. Metagenomische Analysen haben die Assemblierung von 1,16 Gb an DNA und die Rekonstruktion von 104 qualitativ hochwertigen Genomrekonstruktionen ermöglicht. Unsere Resultate zeigen, dass Firmicutes in Biogasanlagen weitaus häufiger vorkommen wohingegen in natürlichen Systemen, Bacteroidetes ziemlich gleich häufig zu sein scheinen. Diese Beobachtung spiegelt sich auch im selteneren Vorhandensein an Glycosid-Hydrolasen Genen in metagenomischen Bins wider, welche den Bacteroidetes zugeordnet sind. Ein Defizit an Genen, für GH Enzyme codierend, könnte mit dem limitierten Hydrolysepotential von Biogasfermentern zusammenhängen. Diese Entdeckungen animieren zu Spekulationen, dass eine Erhöhung an Bacteroidetes zu einer erhöhten Hydrolyserate von Pflanzenmaterial führen könnte.
Abstract
(Englisch)
Biogas fermenters harbour very complex microbial communities and the individual members have to fulfil distinct tasks on the way from substrate degradation to the final products methane and CO2. Only a minor proportion of the present species has been characterized by now and their genome sequences and functional assignments are often not available. Even if the representatives seem to be perfectly organised in the hydrolytic breakdown of plant material, they compare unfavourably to populations present in the digestive tracts of herbivores. Explanations for this observation are obscure so far.
In this thesis we analysed a one-stage agricultural biogas fermenter with respect to microbial community structure and functional genomic equipment of the underlying taxa. Metagenomic analyses resulted in 1.16 Gb of assembled DNA and binning of 104 high quality genome reconstructions. Our results display that Firmicutes are far more prominent in biogas plants whereas in natural systems, Bacteroidetes seem to be equally abundant. This observation was reflected by the lower prevalence of glycoside hydrolase family genes in the metagenomic bins assigned to members of Bacteroidetes. A deficiency in genes encoding presumable GH enzymes may be associated with the limited potential of biogas fermenters regarding hydrolysis. These findings tempt to speculate that increasing the proportion of Bacteroidetes in agricultural biogas plants, will presumably lead to increased hydrolysis of plant biomass.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
metagenomics binning taxonomic analysis biogas fermenter glycosid hydrolase Bacteroidetes Firmicutes anaerobic digestion assembly
Schlagwörter
(Deutsch)
Metagenomik Binning taxonomische Analyse Biogasfermenter Glycosid Hydrolase Bacteroidetes Firmicutes anaerober Verdau Assemblierung
Autor*innen
Britta Nöbauer
Haupttitel (Englisch)
Taxonomic analysis and metagenomic binning of a community present in an agricultural biogas fermenter
Paralleltitel (Deutsch)
Taxonomische Analyse und metagenomisches Binning einer mikrobiellen Gemeinschaft in einem landwirtschaftlichen Biogasfermenter
Publikationsjahr
2016
Umfangsangabe
122 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Rattei
Klassifikationen
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie ,
42 Biologie > 42.99 Biologie: Sonstiges
AC Nummer
AC13422602
Utheses ID
39077
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |