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Identification of bacteria degrading sulfated organics in anoxic marine sediments
Isabella Hinger
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Interdisziplinäres Masterstudium Environmental Sciences
Betreuer*in
Alexander Loy
DOI
10.25365/thesis.51502
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-27647.77343.854265-4
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Sulfatierte Polysaccharide sind organische Schwefelverbindungen mit hohem Molekular-gewicht. Zahlreiche marine Organismen, insbesondere Makroalgen, produzieren sulfatierte Polysaccharide als Zellwandkomponenten. Speziell in marinen Sedimenten finden sich sulfatierte Polysaccharide in Konzentrationen, die für globale Stoffkreisläufe (C, S, O, …) eine wichtige Rolle spielen können. Über den Abbau und die damit verbundene Desulfonierung sulfatierter Polysaccharide, vor allem in anoxischen Sedimenten, ist nur wenig bekannt. Ebenso sind die Mikroorganismen, die an diesen Prozessen beteiligt sind, weitgehend unbekannt. Die vorliegende Arbeit soll helfen, jene Bakteriengruppen aufzuzeigen und zu identifizieren, die im anaeroben Abbau sulfatierter Polysaccharide in marinen Sedimenten involviert sind. Dazu wurden anoxische Mikrokosmen mit Sedimenten aus der Lagune von Venedig, Italien, angesetzt und sulfatierte Polysaccharide (Carrageen, Fucoidan, sulfatiertes Arabinogalactan, Chondroitin Sulfat) einzeln oder als Gemisch beigefügt. Daraus gesammelte 16S rRNA Amplikon Daten zeigten signifikante Anstiege relativer Häufigkeiten mehrerer bakterieller Gruppen in Folge der Substratzugabe. Phylotypen aus den Klassen Clostridiales und Spirochaetes schienen stark am Abbau und möglicherweise an der Desulfonierung der Substrate beteiligt zu sein. Zusätzliche Messungen von Sulfat, Schwefelwasserstoff und kurzkettigen Fettsäuren zeigten, dass insbesondere Fucoidan und κ-Carrageenan schnell von der Bakteriengesellschaft im Sediment abgebaut werden können. Bakterielle Aktivität am Substrat wurde mittels Raman-Mikrospektroskopie D2O-markierter Zellen nachgewiesen. Die daraus entstanden Ergebnisse sind vielversprechend für die zukünftige Identifizierung der Mikroorganismen, welche sulfatierte Polysaccharide in anoxischen Sedimenten abbauen können.
Abstract
(Englisch)
A large variety of natural organic sulfur compounds exists in the marine environment and intimately couples the major biogeochemical cycles. Amongst these compounds, sulfated polysaccharides are high-molecular-weight (HMW) molecules that are found in large abundances in marine sediments due to their wide range of biogenic sources. The degradation and desulfonation of these HMW compounds in anoxic marine sediments has not been shown so far and the microorganisms performing such a process are virtually unknown. In order to investigate sulfated polysaccharide desulfonation and the microbial players involved therein, anoxic sediment from the Venice Lagoon, Italy, was supplemented with different sulfated polysaccharides including carrageenans, fucoidan, sulfated arabinogalactan and chondroitin sulfate in a microcosm experiment. Bacterial 16S rRNA gene amplicon data from microcosm samples revealed strong shifts in relative abundances of microbial community members induced by substrate additions. The obtained data indicates that phylotypes from the Clostridiales and Spirochaetes are involved in the degradation of the investigated substrates, and possibly also the desulfonation of these molecules. Measurements of sulfate, hydrogen sulfide and short-chain fatty acids showed that fucoidan and κ-carrageenan were apparently degraded fastest amongst the investigated substrates. Supplementary results from Raman microspectroscopy performed on cells grown in D2O incubations supplemented with sulfated polysaccharides, showed that bacteria were activated by the model substrates, and future work combining Raman-activated cell-sorting or (2-step) CARD-FISH-based cell-sorting methods may allow for the identification of anaerobic degraders of sulfated polysaccharides.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Organosulfur sulfated polysaccharides sediment anaerobic dissimilation sulfur cycle
Schlagwörter
(Deutsch)
Organoschwefel Sulfatierte Polysaccharide Sediment Anaerobe Dissimilation Schwefelkreislauf
Autor*innen
Isabella Hinger
Haupttitel (Englisch)
Identification of bacteria degrading sulfated organics in anoxic marine sediments
Paralleltitel (Deutsch)
Identifizierung von Bakterien, die sulfatierte organische Substanzen in anoxischen marinen Sedimenten abbauen
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
vii, 42, VIII Seiten : Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Alexander Loy
Klassifikation
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie
AC Nummer
AC15016493
Utheses ID
45486
Studienkennzahl
UA | 066 | 299 | |