Aufgabenstellung: 2001 2002 2003

Grunderhebung der MO-Struktur(direkte Zellzahlbestimmung; SSCP-Fingerprinting von amplifizierter 16S rDNS und rRNS)

x    

Zeitliche Dynamik von MO-Gesellschaften(Zellzahlbestimmung; SSCP-Fingerprinting von 16S rDNS und rRNS)

x x  

Säulenversuch Teilprojekt1(SSCP-Fingerprinting von 16S rDNS und rRNS; molekulare Analyse am Abbau der PAH-Modellverbindungen beteiligter Gene)

  x x

Abbau von 13C-markierten PAH-Modellverbindungen in Mikrokosmenversuchen(IR-MS; Quantifizierung von relevanten Genen für den Abbbau der PAHs)

    x

PA 2 Mikrobielle Ökologie: Diversität und AktivitätMikrobielle Ökologie: Diversität und AktivitätMatthias Labrenz, Manfred Höfle

Vorläufige Ergebnisse zu:

-Diversität mikrobieller Gemeinschaften und deren Aktivitätsprofile basierend auf 16S rDNA und 16S rRNA SSCP fingerprints

-> Probenahme Herbst 2000-> Probenahme Sommer 2001

- Ringversuch

- Gesamtzellzahlen (Biomasse)

Cluster analysis of ‚Ringversuch‘ DNA fingerprints

00.20.40.60.8

11.21.41.61.8

2S

-Rin

gv.

S A

p 1

-1

S A

p 1

-2

S A

p 2

-1

S T

iefe

3-1

M R

ingv.

M D

NA

1

M R

NA

1

BL R

ingv.

BL D

NA

1-1

a

BL D

NA

1-1

b

BL D

NA

3-1

a

BL R

NA

1-1

a

BL R

NA

2-1

a

BL R

NA

3-1

a

Soil

Sh

an

no

n In

de

x

DNA

RNA

DNA- and RNA-diversity represented as Shannon index (autumn 2000)

Jaccard(fuzzy) (Opt:0.19%) (Tol 1.0%-1.0%) (H>0.0% S>0.0%) [0.0%-100.0%]

SSCP

100

500

SSCP

.

.

.

.

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Bad Lauchstädt

Bad Lauchstädt

Bad Lauchstädt

Bad Lauchstädt

Bad Lauchstädt

Bad Lauchstädt

Bad Lauchstädt

Bad Lauchstädt

Bad Lauchstädt

Bad Lauchstädt

Bad Lauchstädt

Bad Lauchstädt

Bad Lauchstädt

Bad Lauchstädt

Scheyern

Scheyern

Scheyern

Scheyern

Scheyern

Scheyern

Merzenhausen

Merzenhausen

Merzenhausen

Scheyern

Scheyern

Merzenhausen

Scheyern

Scheyern

Merzenhausen

Merzenhausen

DNA Fläche 1-1b

RNA Fläche 1-1a

Ringversuch

RNA Fläche 1-1a

DNA Fläche 1-1a

Ringversuch

DNA Fläche 1-1b

DNA Fläche 3-1a

DNA Fläche 1-1a

DNA Fläche 3-1a

RNA Fläche 2-1a

RNA Fläche 2-1a

RNA Fläche 3-1a

RNA Fläche 3-1a

Ap1-1

Ap1-2

Ap2-1

Ringversuch

Tiefe 3-1

Tiefe 3-1

RNA1

Ringversuch

DNA1

Ringversuch

Ap1-1

Ringversuch

Ap1-2

Ap2-1

RNA1

DNA1

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Bo-30A DNA

Bo-30A DNA

Bo-30A RNA

Bo-30A RNA

Bo-30A DNA

Bo-30A DNA

Bo-30A RNA

Bo-30A DNA

Bo-30A RNA

Bo-30A RNA

Bo-30A DNA

Bo-30A RNA

Bo-30A DNA

Bo-30A RNA

Bo-29 DNA

Bo-29 DNA

Bo-29 DNA

Bo-29 DNA

Bo-29 DNA

Bo-29 RNA

Bo-29 DNA

Bo-29 DNA

Bo-29 DNA

Bo-29 RNA

Bo-29 RNA

Bo-29 RNA

Bo-29 RNA

Bo-29 RNA

Bo-29 RNA

Bo-29 RNA

Cluster analysis of DNA/RNA SSCP fingerprints (autumn 2000)

SSCP Bo-16, Bio101

Microbial diversity of Scheyern, Merzenhausen and Bad Lauchstädt soils (autumn 2000)

Pearson correlation (Opt:9.42%) [0.0%-100.0%]

SSCP

100

8060

SSCP

.

.

.

.

.

.

.

.

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.

Merzenha.

Merzenha.

Merzenha.

Bad Lauch.

Bad Lauch.

Bad Lauch.

Bad Lauch.

Bad Lauch.

Bad Lauch.

Bad Lauch.

Scheyern

Scheyern

Scheyern

Scheyern

Scheyern

Ringversuch

DNA1

RNA1

DNA Fläche 1-1b

Ringversuch

DNA Fläche 1-1a

RNA Fläche 1-1a

RNA Fläche 2-1a

RNA Fläche 3-1a

DNA Fläche 3-1a

Tiefe3-1

Ringversuch

Ap2-1

Ap1-1

Ap1-2

SSCP Bo-16, Bio101

Microbial diversity of Scheyern, Merzenhausen and Bad Lauchstädt soils (autumn 2000): pherogram

Cluster analysis of DNA/RNA SSCP fingerprints (summer 2001)

SSCP fingerprints of DNA extracted from Bad Lauchstädt soils (autumn 2000 and summer 2001)

0

0.2

0.40.6

0.8

1

1.21.4

1.6

1.8

S-0

S-1

0

S-2

8

M-0

/1

M-0

/2

M-0

/3

B-0

/C

B-1

5/C

B-3

0/C

B-0

/O

B-1

5/O

B-3

0/O

B-0

/N

B-1

5/N

B-3

0/N

Soil

Sh

an

no

n In

de

x

DNA

RNA

DNA- and RNA-diversity represented as Shannon index (summer 2001)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

Diversity Eveness Diversity Eveness Diversity Eveness

Scheyern Scheyern Merzen-hausen

Merzen-hausen

Bad-Lauchstädt

Bad-Lauchstädt

Sh

ann

on

Ind

ex

GBF CTAB

GBF Bio101

GSF

DNA-diversity represented as Shannon index (‚Ringversuch‘, autumn 2000)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

Diversity Eveness Diversity Eveness Diversity Eveness

Scheyern Scheyern Merzen-hausen

Merzen-hausen

Bad-Lauchstädt

Bad-Lauchstädt

Sh

ann

on

Ind

ex

GBF CTAB

GSF

DNA-diversity represented as Shannon index (‚Ringversuch‘, autumn 2000)

Total cell counts determination by Sybr Greenstained bacterial DNA*

Scheyern Merzenhausen Bad Lauchstädt

*“Ringversuch“ autumn 2000

10 µm

Zusammenfassung (1)

1. Geringe Variabilität der mikrobiellen Gemeinschaft eines Bodens und deren aktive Populationen in der Fläche, aber Veränderungen mit zunehmender Tiefe.

2. Trotz auftretender Gemeinsamkeiten sind die mikrobiellen Gemeinschaften der drei Böden sowie deren aktive Populationen grundsätzlich voneinander unterscheidbar.

3. Bad Lauchstädt bildet in sich ein konstanteres Cluster als Scheyern und Merzenhausen.

4. Große Unterschiede der mikrobiellen Gemeinschaft eines Standortes zwischen der Herbst- und Sommer-Probenahme.

5. Mikrobielle Diversität in allen Böden und bei beiden Probenahmen hoch (Shannon Index 1,3 – 1,8). Kaum dominierende Arten (Eveness gegen 1).

6. Anzahl der auf dem SSCP-Fingerprint aufgetrennten Banden hoch: 39 – 62.

.

Zusammenfassung (2)

Ringversuche:

1. Bei beiden DNA-Extraktionmethoden gut unterstützte Clusterbildung der jeweiligen Proben eines Bodens.Ähnlichkeiten der drei Parallelen:

CTAB GSFPearson-Korrelation 90 – 99 % 70 – 92 % Dice-Korrelation 55 – 85 % 65 – 75 %

2. Shannon Indices der CTAB- sowie der GSF Methodik vergleichbar:CTAB GSF

Diversitätindex 1,33 – 1,38 1,26 – 1,44Eveness 0,90 – 0,93 0,96 – 0,98

3. SSCP Fingerprints je nach DNA-Extraktionsmethode sehr unterschiedlich.

Ausblick auf 2002

- Weitherhin Grunderhebungen zur Diversität und Aktivität mikrobieller Gemeinschaften in den Probeböden, Zellzahlbestimmungen

- Identifizierung (Sequenzierung von dominanten Arten)

- Säulenversuche- Mikrobielle Diversität, Aktivität (16S rDNA, 16S rRNA)- Quantifizierung relevanter der am Xenobiotika-Abbau beteiligten Gene auf

mRNA-Ebene