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Linking the genetic potential for denitrification with physiological traits of ammonia-oxidizing bacteria
Daniel Loy
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molecular Microbiology, Microbial Ecology and Immunobiology
Betreuer*in
Holger Daims
DOI
10.25365/thesis.75086
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-27582.70923.234610-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Distickstoffmonoxid (N2O) ist ein Treibhausgas, das von einer Vielzahl von Mikroorganismen, einschließlich ammoniakoxidierender Bakterien (AOB), produziert wird. Der enzymatische Weg für die N2O-Produktion in AOB umfasst die sequenzielle Reduktion von Nitrit (NO2-) zu N2O durch zwei Enzyme: Nitritreduktase (NIR) und Stickstoffmonoxid-Reduktase (NOR). In AOB wurden zwei potenzielle NORs identifiziert. Die cNOR ist bekannterweise an der Stickstoffmonoxid (NO)-Reduktion beteiligt, die Rolle der sNOR ist jedoch noch unklar. Das Hauptziel dieser Studie war es, AOB mit unterschiedlichen genetischen Repertorien zu untersuchen, um die Hauptquellen der N2O-Produktion und die Rolle der sNOR zu klären. Drei AOB-Stämme die alle eine NIR (NirK) besitzen, aber mit unterschiedlicher NOR-Zusammensetzung wurden verwendet: Nitrosomonas europaea Nm50 (cNOR und sNOR), Nitrosospira multiformis Nl13 (keine NORs) und Nitrosospira briensis Nsp1 (sNOR). Mit einem Mikrorespirationssystem wurden gleichzeitig Sauerstoff (O2), NO und N2O in einer geschlossenen Glaskammer gemessen. Dieser Aufbau ermöglichte eine Substratinjektion zu beliebigen Zeitpunkten und die Beobachtung aller drei Gase in Echtzeit. Die Ergebnisse zeigten, dass die sNOR nicht an der N2O-Produktion beteiligt zu sein scheint, aber eine Rolle bei der Menge an NO spielen könnte, die durch die Nitrifizierer-Denitrifikation freigesetzt wird. Es wurde auch bestätigt, dass die N2O-Produktion durch N. europaea dem Michaelis-Menten-Modell folgt, was ein guter Indikator für ihren enzymatischen Ursprung ist. Alle Stämme waren in der Lage, unterschiedliche Nitritkonzentrationen zu entfernen und vermutlich zu NO oder im Fall von N. europaea zu N2O zu reduzieren.
Abstract
(Englisch)
Nitrous oxide (N2O) is a potent greenhouse gas produced by a variety of microorganisms, including ammonia-oxidizing bacteria (AOB). The enzymatic pathway for N2O production in AOB involves the sequential reduction of nitrite (NO2-) to N2O by two enzymes: nitrite reductase (NIR) and nitric oxide reductase (NOR). Two putative NORs have been identified in AOB. The cNOR is well known to be involved in nitric oxide (NO) reduction but the role of the sNOR is still unclear. The main goal of this study was to investigate AOB with different genetic makeups to clarify the main contributors to N2O production and the role of the sNOR. Three AOB strains all encoding a NIR (NirK), but with varying NOR compositions were utilized: Nitrosomonas europaea Nm50 (cNOR and sNOR), Nitrosospira multiformis Nl13 (no NORs), and Nitrosospira briensis Nsp1 (sNOR). A microrespiration system was used to simultaneously measure oxygen (O2), NO, and N2O in a closed glass chamber. This setup allowed for substrate injections at any time and real-time observations of all three gases. The results showed that the sNOR does not seem to be involved in N2O production, but it may play a role in the amount of NO released by nitrifier denitrification. It was also confirmed that N2O production by N. europaea follows a Michaelis-Menten model, which is a strong indicator of its enzymatic origin. All strains were able to remove varying concentrations of NO2- and presumably reduce it to NO, or N2O in the case of N. europaea.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Distickstoffmonoxid Treibhausgas ammoniakoxidierender Bakterien AOB Denitrifikation Stickstoffmonoxid-Reduktase NOR Mikrorespirationssystem
Autor*innen
Daniel Loy
Haupttitel (Englisch)
Linking the genetic potential for denitrification with physiological traits of ammonia-oxidizing bacteria
Paralleltitel (Deutsch)
Verknüpfung des genetischen Potenzials für die Denitrifikation mit physiologischen Merkmalen von Ammoniak-oxidierenden Bakterien
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
51 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Holger Daims
Klassifikation
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie
AC Nummer
AC17048134
Utheses ID
69851
Studienkennzahl
UA | 066 | 830 | |