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Cultivation and characterization of an extremely thermophilic ammonia oxidizing archaeon
Claudia Rossel
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Mikrobiologie, Mikrobielle Ökologie und Immunbiologie
Betreuer*in
Christa Schleper
DOI
10.25365/thesis.51451
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-23145.44452.916664-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Ohne Stickstoff wäre Leben auf unserer Erde nicht möglich. Daher ist es nicht verwunderlich, dass vor allem der Stickstoffkreislauf für die Wissenschaft seit jeher von besonderem Interesse ist. Doch, trotz intensiver Forschung, verbleiben noch viele seiner Aspekte im Unklaren. Ein umfassendes Verständnis über ihn ist jedoch unabdingbar, wollen wir die Welt, in der wir leben, verstehen.
Diese Studie wurde hyperthermophilen Archeen aus heißen Quellen gewidmet mit einem besonderen Fokus auf Candidatus Nitrosocaldus cavascurensis, ein Thaumarchaeon. Es galt eine optimale Kultivierungsmethode für Candidatus Nitrosocaldus cavascurensis zu bestimmen, ebenso wie seine Morphologie und Physiologie zu untersuchen. Des Weiteren wurde die gesamte Zusammensetzung der Kulturen analysiert. In früheren Untersuchungen wurde ein Aigarchaeon in den Kulturen gefunden. Seine Morphologie, sowie seine Rolle in den Kulturen wurde untersucht. Außerdem, ob es eine Interaktion zwischen den hier vorkommenden Thaumarchaeen und Aigarchaeen gibt.
Mittels Fluoreszenz in situ Hybridisierung wurde bestätigt, dass es sich bei Candidatus Nitrosocaldus cavascurensis um ein kokkenförmiges Archaeon handelt, wohingegen das Aigarchaeon eine kurze Stäbchenform hat. Als optimale Kultivierungstemperatur für Candidatus Nitrosocaldus cavascurensis wurde 70°C ermittelt. Für das Erreichen einer Reinkultur sollten eine Kombination aus Hitzeschocks und Filtration am effizientesten sein. Der Einsatz von Antibiotika hingegen führte in allen Versuchen zu einem Tod der kompletten Kultur innerhalb weniger Tage. Weiters wurden Thaumarchaeen und Aigarchaeen getrennt und fortan in separaten Kulturen kultiviert. Dabei war erkennbar, dass die Dichte an Aigarchaeen ohne Thaumarchaeen deutlich zunahm. Somit könnte man daraus schließen, dass Candidatus Nitrosocaldus cavascurensis inhibierend auf die Aigarchaeen in diesen Kulturen wirken. Außerdem war in den Kulturen, die noch Aigarchaeen aber keine Thaumarchaeen mehr besaßen, immernoch eine deutliche Produktion an Nitrat messbar. Da noch kaum etwas über den Metabolismus der Aigarchaeen bekannt ist, könnte es ein, dass diese die Nitritoxidierer in den Kulturen sind. Alle weiteren Mikroorganismen in den Kulturen, die durch Ion Torrent Untersuchungen ermittelt wurden, sind nicht für eine nitritoxidierende Aktivität bekannt.
Zusammenfassend heißt dies, dass für Candidatus Nitrosocaldus cavascurensis bei 70°C eine stabile Langzeitkultivierung möglich ist. Für eine Reinkultur sind eine Kombination aus Hitzeschocks und Filtration, jedoch ohne Antibiotika, ein guter Ansatz, der jedoch noch weiter verfeinert werden muss. Weiterhin wurde ein Hinweis darauf gefunden, dass Aigarchaeen möglicherweise nitritoxidierende Funktionen besitzen, jedoch sind weitere Untersuchungen, für genauere Aussagen diesbezüglich, erforderlich.
Abstract
(Englisch)
Without nitrogen, life on Earth would not be possible. Therefore, the nitrogen cycle has always been of special interest and has been investigated and updated ever since. Still, many parts of it remain unclear. In this study, extremely thermophilic archaea from hot springs were cultivated in actively nitrifying enrichment cultures that produced nitrite and smaller amounts of nitrate from ammonia. Their physiology with the main focus on the ammonia oxidizing Thaumarchaeon Candidatus Nitrosocaldus cavascurensis was characterized. Fluorescence in situ hybridization (FISH) confirmed that this organism has a small coccoid shape. It grows optimally around 70°C. Although higher temperatures were tolerated, this temperature appeared to be most favorable to obtain stable cultures over longer time periods. Urea was an alternative energy source for the organism. Different cultivation conditions and inhibitors were tested in order to improve the enrichment of the ammonia oxidizer. A second archaeon of the novel phylum Aigarchaeota was detected in the cultures by molecular techniques. FISH analyses identified rod-shaped cells of this organism. It grew better under nitrite oxidizing conditions without the ammonia oxidizer, but its energy metabolism remained unclear.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Archaea Thaumarchaeota Aigarchaeota thermophil ammonia oxidation nitrite oxidation
Schlagwörter
(Deutsch)
Archaeen Thaumarchaeen Aigarchaeen thermophil Stickstoff Ammoniumoxidierer Nitritoxidierer
Autor*innen
Claudia Rossel
Haupttitel (Englisch)
Cultivation and characterization of an extremely thermophilic ammonia oxidizing archaeon
Paralleltitel (Deutsch)
Kultivierung und Charakterisierung eines extrem thermophilen Ammonium oxidierenden Archaeons
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
65 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christa Schleper
Klassifikationen
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie ,
42 Biologie > 42.90 Ökologie: Allgemeines
AC Nummer
AC15021779
Utheses ID
45440
Studienkennzahl
UA | 066 | 830 | |