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Forschungszentrum Jülich Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre IV: Agrosphäre TP 2.3: Umsatz von Maisstroh in TP 2.3: Umsatz von Maisstroh in Mikrokosmen nach Behandlung mit Mikrokosmen nach Behandlung mit Benazolin und Benzoapyren - Benazolin und Benzoapyren - Komplexe mikrobielle Gemeinschaften Komplexe mikrobielle Gemeinschaften und und Isolierung prozessrelevanter Isolierung prozessrelevanter Mikroorganismen Mikroorganismen

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Title

Forschungszentrum Jülich

Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre IV: Agrosphäre

TP 2.3: Umsatz von Maisstroh in TP 2.3: Umsatz von Maisstroh in

Mikrokosmen nach Behandlung mit Mikrokosmen nach Behandlung mit

Benazolin und Benzoapyren - Benazolin und Benzoapyren -

Komplexe mikrobielle Gemeinschaften und Komplexe mikrobielle Gemeinschaften und

Isolierung prozessrelevanter MikroorganismenIsolierung prozessrelevanter Mikroorganismen

Beate Bulawa, Jost Liebich

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Forschungszentrum JülichBeate Bulawa, Jost Liebich

ICG IV: Agrosphäre

Aufgaben PA2 FZ JülichAufgaben PA2 FZ Jülich

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• Mikroorganismen: komplexe Gemeinschaft bzw.definierte Gemeinschaft

• Boden: nativ (Typische Parabraunerde) bzw. geglüht (frei von organischem C)

• Ernterückstände: natives Maisstroh14C-Maisstroh

• Xenobiotika: BenazolinBenzo[a]pyren

BesonderheitenBesonderheiten der Mikrokosmen der Mikrokosmen

Forschungszentrum JülichBeate Bulawa, Jost Liebich

ICG IV: Agrosphäre

Natronkalk –Falle zur Fixierung von 14CO2

Boden

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Aufgabe 1: Kurzfristiger Umsatz von Maisstroh Aufgabe 1: Kurzfristiger Umsatz von Maisstroh durch komplexe mikrobielle Gemeinschaftendurch komplexe mikrobielle Gemeinschaften

Forschungszentrum JülichBeate Bulawa, Jost Liebich

ICG IV: Agrosphäre

Werden die Struktur und die Funktion der mikrobiellen Gemeinschaften während des Maisstrohumsatzes durch die Xenobiotika Benazolin und Benzoapyren in verschiedenen Konzentrationen beeinflusst?

Fragestellung:

1. Ansatz: 6-Wochen-Versuch mit Benazolin (0, 1, 10 und 50 ppm)in geglühtem und nativem Boden

Bestimmung von:Mikrobieller Aktivität (DMSO-Reduktase-Raten)Mineralisierung von 14C-markiertem MaisstrohBoden-pH

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ErgebnisseErgebnisse

Forschungszentrum JülichBeate Bulawa, Jost Liebich

ICG IV: Agrosphäre

Über den Versuchszeitraum war keine Hemmung der mikrobiellen Aktivität durch Benazolin zu erkennen.

Die Mineralisierung von 14C-Maisstroh wurde nur zu Beginn und bei Einsatz von 50 ppm Benazolin gehemmt.

DMSO-Reduktase-Raten in geglühtem Boden

0

50

100

150

200

250

300

0 d 1 d 7 d 14 d 21 d 42 dDM

SO

-Red

ukt

ase-

Rat

e [n

g (

DM

S)/

g (

TM

)*h

]

1 ppm Benazolin 10 ppm Benazolin

50 ppm Benazolin ohne Benazolin

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Forschungszentrum Jülich

ICG IV: Agrosphäre VorversuchZiel: Einfluss von Benazolin- Herbizides auf die mikrobielle Aktivität im Boden

Analytik: - Abbaustudien in Boden-Mikrokosmen- DMSO-Raduktase-Rate- pH-Wert-Messung

1. Geglühter Boden (steril) / Frischboden (jew. 250 g)

2. Maisstroh (tw. 14C-markiert; 1 g / 100 g Boden)

3. Komplexe mikrobielle Gemeinschaft in Form einer Bodensuspension

(1 ml /100 g Boden)

4. Benazolin Einsatz: 1 mg kg-1, 10 mg kg-1 und 50 mg kg-1

zusätzlich Kontrolle ohne Benazolin

5. ~ 40 % Wkmax

6. Inkubationszeit: 6 Wochen

Komponenten des Versuches:

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Forschungszentrum Jülich

ICG IV: AgrosphäreMikrobielle Aktivität in Frischboden und geglühtem Boden

mit komplexen mikrobiellen Gemeinschaft nach der Applikation des Herbizides Benazolin in verschiedenen Konzentrationen

über den gesamten Inkubationszeitraum von 42 Tagen.

Die Messung erfolgte mittelseines Gaschromatographs nach 3 Std.-iger Inkubation bei 40°C mit einer 10%-igen DMSO-Lösung (w/v)

Die Methode beruht auf der folgenden 2-Elektronen-Transfer-Reaktion:

(CH3)2SO + 2H+ (CH3)2S + H2ODMSO DMS

DMSO-Reduktase-Rate für geglühten Boden

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

DM

SO

-Re

du

kta

se-R

ate

[n

g(D

MS

)/g

(T

M)*

h]

1 ppm Benazolin

10 ppm Benazolin

50 ppm Benazolin

ohne Benazolin

1 ppm Benazolin 41,90 53,07 92,20 108,13 188,66 169,56

10 ppm Benazolin 37,51 47,86 42,69 145,96 201,86 143,95

50 ppm Benazolin 30,10 43,82 48,38 123,11 198,47 173,99

ohne Benazolin 22,28 44,91 49,14 157,18 187,52 129,70

0G 1G 7G 14G 21G 42G

DMSO-Reduktase-Raten für Frischboden

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

DMSO

-Red

ukta

se-R

ate

[ng

(DM

S)/g

(TM

)*h] 1 ppm Benazolin

10 ppm Benazolin

50 ppm Benazolin

ohne Benazolin

1 ppm Benazolin 665,8 569,2 705,0 879,6 766,2 973,9

10 ppm Benazolin 639,8 442,6 583,9 790,5 839,6 857,5

50 ppm Benazolin 592,7 416,9 515,7 710,0 716,9 710,3

ohne Benazolin 685,2 465,3 467,4 659,9 579,9 748,4

0F 1F 7F 14F 21F 42F

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Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

Mineralisierung des 14C-markierten Maisstroh nach der Applikation des Herbizides Benazolin

in verschiedenen Konzentrationen über die gesamte Inkubationszeit

von 42 Tagen.

GlasrohrQuarzwolleNatronkalkQuarzwolleNatronkalkQuarzwolle

Erlenmeyerkolben

geglühter Boden/ Frischboden

14CO2 % a.R. im geglühten Boden

0

5

10

15

20

25

14C

O2-

Entw

ickl

ung

[% a

.R.]

1 ppm Benazolin

10 ppm Benazolin

50 ppm Benazolin

ohne Benazolin

1 ppm Benazolin 0,0 0,042 0,123 3,594 6,996 8,063 10,833 12,104

10 ppm Benazolin 0,0 0,044 0,240 4,206 7,876 9,122 11,768 13,107

50 ppm Benazolin 0,0 0,142 0,181 0,741 3,747 4,856 7,660 9,369

ohne Benazolin 0,0 0,089 0,108 3,907 6,121 7,452 10,073 11,802

0 Tag 1. Tag 2. Tag 4. Tag 7. Tag 14. Tag 21. Tag 42. Tag

14CO2 % a.R. im Frischboden

0

5

10

15

20

25

14C

O2-

En

twic

klu

ng

[%

a.R

.]

1 ppm Benazolin

10 ppm Benazolin

50 ppm Benazolin

ohne Benazolin

1 ppm Benazolin 0 3,567 6,122 9,469 12,676 14,519 17,397 19,527

10 ppm Benazolin 0 3,093 7,791 11,218 14,717 16,351 18,949 21,468

50 ppm Benazolin 0 2,691 2,800 6,285 9,521 10,986 13,714 15,794

ohne Benazolin 0 2,447 4,591 8,371 11,199 12,677 16,096 18,509

0 Tag 1. Tag 2. Tag 4. Tag 7. Tag14. Tag

21. Tag

42. Tag

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Forschungszentrum Jülich

ICG IV: Agrosphäre Versuch-Teil I:Versuch-Teil I:

KONTROLLE mit der Maisstroh-Zugabe aber ohne Xenobiotika - Bodenfeuchte 40 % Wkmax,

- Inkubationszeit 90 Tage,

Komponenten des Versuches:

Geglühter Boden + Maisstroh (teilweise 14C- markiert)

+ komplexe mikrobielle Gemeinschaft (Bodensuspension)

Nativer + Maisstroh

Benazolin 50 ppm Benzo[a]pyren 1 ppm

Benazolin 200 ppm Benzo[a]pyren 50 ppm

Benzo[a]pyren 200 ppm

KONTROLLE ohne Maisstroh

Ziel/Fragestellung: Wird das Verhalten der mikrobiellen Gemeinschaften im Boden, die am Umsatz von pflanzlicher

abgestorbener Biomasse beteiligt sind, durch die ausgewählten Xenobiotika beeinflusst?

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Forschungszentrum Jülich ICG IV: AgrosphäreForschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

Vorgesehene Analyse:Vorgesehene Analyse:

Mineralisierung von 14C-markiertem Maisstroh,DMSO-Reduktase-Rate,Analyse der mikrobiellen Gemeinschaft mittels DGGEQuantitative Biomasse Bestimmung

(DNA-Gehalt und/oder Fluoreszenz-Mikroskopie) Pilzliche Biomasse (Ergosterol- Gehalt)pH-Messung,

Bildung von Huminstoffen:Gelpermeationschromatographie (GPC),flüssige NMR

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Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

Mikrobielle Aktivität im Frischboden und geglühten Boden mit komplexen mikrobiellen Gemeinschaft nach der Applikation

des Herbizides Benazolin in verschiedenen Konzentrationen über den gesamten Inkubationszeitraum von 90 Tagen.

Die Messung erfolgte mittelseines Gaschromatographs nach 3 Std.-iger Inkubation bei 40°C mit einer 10%-igen DMSO-Lösung (w/v)

Die Methode beruht auf der folgenden 2-Elektronen-Transfer-Reaktion:

(CH3)2SO + 2H+ (CH3)2S + H2ODMSO DMS

DMSO-Reduktase-Rate für geglühten Boden mit Benazolin

0

100

200

300

400

500

600

DM

SO

-Re

du

kta

se

-Ra

te [

ng

(DM

S)/

g(T

M)*

h]

BKG

B50G

B200G

BKG 53,07053 101,512 144,831 299,15 447,851 399,398

B50G 47,78519 53,085 215,5609 303,729 465,841 408,4335

B200G 37,3769 53,13 248,6354 223,741 409,9026 311,889

0 Tag 4 Tag 14 Tag 21 Tag 49 Tag 90 Tag

DMSO-Reduktase-Rate für Frischboden mit Benazolin

0

500

1000

1500

2000

DM

SO

-Re

du

kta

se

-Ra

te

[ng

(DM

S)/

g(T

M)*

h]

Frisch

Kontrolle

B 50

B 200

Frisch 429,0304 728,034 700,343 629,93 521,987 521,987

Kontrolle 534,306 969,194 1145,078 1531,97 1710,327 1502,8

B 50 559,27593 781,429 1095,976 1313,27 1560,41 1416,67

B 200 658,2056 802,019 941,0413 1554,17 1658,83 1422,36

0 Tag 4 Tag 14 Tag 21 Tag 49 Tag 90 Tag

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Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

Mineralisierung des 14C-markierten Maisstroh nach der Applikation des Herbizides Benazolin

in verschiedenen Konzentrationen über die gesamte Inkubationszeit von 90 Tagen.

GlasrohrQuarzwolleNatronkalkQuarzwolleNatronkalkQuarzwolle

Erlenmeyerkolben

geglühter Boden/ Frischboden

14CO2 % a.R. (geglühter Boden; Benazolin)

0

10

20

30

40

14C

O2-

Entw

ick

lun

g [

% a

.R.]

BK

B50

B200

BK 0 9,29 12,88 17,82 19,76 23,41 25,67

B50 0 9,53 13,98 18,98 20,67 24,42 27,15

B200 0 10,45 13,73 18,90 21,01 24,43 27,01

0 Tag 4 Tag 7 Tag 14 Tag 21 Tag 49 Tag 90 Tag

CO2 % a.R. (Frischboden; Benazolin)

0

10

20

30

4014

CO

2-En

twic

klu

ng

[%

a.R

.]

Kontrolle

50 ppm Benazolin

200 ppm Benazolin

Kontrolle 0,00 17,54 21,99 26,41 29,09 32,28 36,15

50 ppmBenazolin

0 15,02 17,61 21,52 24,15 28,17 31,06

200 ppmBenazolin

0 17,33 19,61 24,62 26,42 31,15 34,39

0 Tag 4 Tag 7 Tag14 Tag

21 Tag

49 Tag

90 Tag

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Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

Mikrobielle Aktivität im Frischboden und geglühten Boden mit komplexen mikrobiellen Gemeinschaft nach der Applikation

des PAK-Vertreters Benzo-a-pyren in verschiedenen Konzentrationen über den gesamten Inkubationszeitraum

von 90 Tagen.

Die Messung erfolgte mittelseines Gaschromatographs nach 3 Std.-iger Inkubation bei 40°C mit einer 10%-igen DMSO-Lösung (w/v)

Die Methode beruht auf der folgenden 2-Elektronen-Transfer-Reaktion:

(CH3)2SO + 2H+ (CH3)2S + H2ODMSO DMS

BMSO-Reduktase-Raten für Frischboden mit Benzo-a-pyren

0

500

1000

1500

2000

2500

DM

SO

-Red

ukta

se-R

ate

[ng(

DM

S)/g

(TM

)*h]

Frisch

Kontrolle

Bap 1

Bap50

Bap200

Frisch 429,0304 728,034 700,343 629,93 521,987 521,987

Kontrolle 439,0177 789,886 1288,89 1209 1950,46 1137,49

Bap 1 368,98 785,158 985,38 1086,35 1515,181 1235,05

Bap50 533,815 1237,31 1137,73 842,1 1442,772 1199,61

Bap200 519,2910853 1207,34 1573,65 1438,52 1684,958 1534,36

1 2 3 4 5 6

DMSO-Reduktase-Raten für geglühten Boden mit Benzo-a-pyren

0

100

200

300

400

500

600

DM

SO

-Red

ukta

se-R

ate

[ng(

DM

S)/g

(TM

)*h]

BapK

Bap1

Bap50

Bap200

BapK 80,174 80,4 240,263 309,7 496,8989 358,1216291

Bap1 53,53285 81,65 168,8825 294,767 516,504 523,865

Bap50 54,3564 76,82 254,813 262,538 444,6282 492,117

Bap200 46,1745 66,975 254,95 275,967 479,1917 405,87996

0 Tag 4 Tag 14 Tag 21 Tag 49 Tag 90 Tag

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Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

Mineralisierung des 14C-markierten Maisstroh

nach der Applikation des PAK-Vertretes Benzo-a-pyren in verschiedenen Konzentrationen über die gesamte Inkubationszeit

von 90 Tagen.

GlasrohrQuarzwolleNatronkalkQuarzwolleNatronkalkQuarzwolle

Erlenmeyerkolben

geglühter Boden/ Frischboden

14CO2 % a.R. (geglühter Boden; Benzo-a-pyren )

0

10

20

30

40

14C

O2-

Entw

ick

lun

g [

% a

.R.] BapK

Bap1

Bap50

Bap200

BapK 0 9,54 14,42 18,85 20,57 23,59 25,28

Bap1 0 9,66 13,92 17,79 19,86 24,08 26,01

Bap50 0 9,57 13,21 18,12 20,22 24,42 26,38

Bap200 0 9,59 13,49 18,64 20,63 24,32 26,54

0 Tag 4 Tag 7 Tag 14 Tag 21 Tag 49 Tag 90 Tag

14CO2 % a.R. (Frischboden; Benzo-a-pyren )

0

10

20

30

40

14C

O2-

Entw

ick

lun

g [

% a

.R.]

Benzo-a-pyrenKontrolle1 ppm Benzo-a-pyren

50 ppmBenzo-a-pyren200 ppmBenzo-a-pyren

Benzo-a-pyrenKontrolle

0 9,86 13,70 19,67 22,64 26,91 29,41

1 ppm Benzo-a-pyren

0 12,36 14,43 18,29 20,49 23,85 25,87

50 ppm Benzo-a-pyren

0 15,02 17,94 23,34 26,16 30,94 34,17

0 Tag 4 Tag 7 Tag 14 Tag 21 Tag 49 Tag 90 Tag

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Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

Veränderung der mikrobiellen Diversitätbei der Humifizierung von Ernterückständen

unter dem Einfluss von Xenobiotika

Zusammensetzung der mikrobiellenGemeinschaft

Extraktion von 16S rDNA

QuantitativeBiomasse

Bestimmung

Analyse von DNA

DNA-Gehalt/PCR-Produkt-Bestimmung mittels Flureszenz-Spektroskopie

z.B. mit PicoGreen (Molekular Probes)-einem dsDNA-Fluoreszenz-Farbstoff

Amplifikation geeigneter Sequenzendurch PCR

Auftrennung mit Hilfe der denaturierenden Gradienten

Gelelektrophorese (DGGE)(Bandenmuster von PCR-Produkten)

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Quantifizierung der extrahierten DNA mittels Fluoreszenz-Spektroskopie

Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

Vorteile des PicoGreen-Farbstoffes:

sehr sensibler, spezifische für die dsDNA Fluoreszenz-Farbstoff,

ermöglicht die Quantifizierung von DNA im Bereich zwischen 25 pg / ml und 1 µl /ml,

Messung erfolgt bei 480 nm Anregung und 520 nm Emission

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Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

30 % denat. Agens

70 % denat. Agens

Lau

fric

htu

ng

der

DG

GE

Quantifizieren der extrahierten DNA mittels Fluoreszenz-Spektroskopie

dsDNA-Gehalt nach der DNA-Extraktion aus geglühten Boden mit Benazolin

nach der Inkubationszeit von 14 und 49 Tagen

0

0,5

1

1,5

dsD

NA

-Ge

ha

lt [

µg/g

Bo

de

n]

14

49

14 0,34 0,49 0,23

49 0,92 1,05 0,85

BK B50 B200

Veränderung der DGGE-Bandenmuster bei der Humifizierung von Ernterückständen

unter dem Einfluss von Benazolin nach 14 TagenBandenmuster der eingesetzten mikrobiellen Gemeinschaft im geglühten Boden nach 14 Tagen Inkubation.

BK: Kontrolle (geglühter Boden ohne Benazolin)

B50: Boden mit Benazolin Konzentration 50 ppm

B200: Boden mit Benazolin Konzentration 200 ppm

BK B200B50

Keine Bande = X

XX

X

X

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Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

30 % denat. Agens

70 % denat. Agens

Lau

fric

htu

ng

der

DG

GE

Bandenmuster der eingesetzten mikrobiellen Gemeinschaft im geglühten Boden nach 49 Tagen Inkubation.

BK: Kontrolle (geglühter Boden ohne Benazolin)

B50: Boden mit Benazolin Konzentration 50 ppm

B200: Boden mit Benazolin Konzentration 200 ppm

Quantifizieren der extrahierten DNA mittels Fluoreszenz-Spektroskopie

dsDNA-Gehalt nach der DNA-Extraktion aus geglühten Boden mit Benazolin

nach der Inkubationszeit von 14 und 49 Tagen

0

0,5

1

1,5d

sDN

A-G

eh

alt

[µg

/g B

od

en

]

14

49

14 0,34 0,49 0,23

49 0,92 1,05 0,85

BK B50 B200

B50 B200BK

2 3 1

Veränderung der DGGE-Bandenmuster bei der Humifizierung von Ernterückständen

unter dem Einfluss von Benazolin nach 49 Tagen

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Veränderung der DGGE-Bandenmuster bei der Humifizierung von

Ernterückständenunter dem Einfluss von Benazolin

nach 14 und 49 Tagen

Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

Bandenmuster der eingesetzten mikrobiellen Gemeinschaft im geglühten Boden nach 14 Tagen Inkubation.

BK1: Kontrolle (geglühter Boden ohne Benazolin)

B50/1: Boden mit Benazolin Konzentration 50 ppm

B200/1: Boden mit Benazolin Konzentration 200 ppm

Bandenmuster nach 49 Tagen:

A: Kontrolle (geglühter Boden ohne Benazolin)

B: Boden mit Benazolin Konzentration 50 ppm

C: Boden mit Benazolin Konzentration 200 ppm

30 % denat. Agens

70 % denat. Agens

Lau

fric

htu

ng

der

DG

GE

BK1 B50/1

B200/1A B C

Page 20: Title Forschungszentrum Jülich Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre IV: Agrosphäre TP 2.3: Umsatz von Maisstroh in Mikrokosmen nach Behandlung.

Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

30 % denat. Agens

70 % denat. Agens

Lau

fric

htu

ng

der

DG

GE

Quantifizieren der extrahierten DNA mittels Fluoreszenz-Spektroskopie

Veränderung der DGGE-Bandenmuster bei der Humifizierung von Ernterückständen

unter dem Einfluss von Benzo-a-pyren nach 14 Tagen

Bandenmuster der eingesetzten mikrobiellen Gemeinschaft im geglühten Boden nach 14 Tagen Inkubation.

BapK: Kontrolle (ohne Benzo-a-pyren)Bap1: Boden mit Benzo-a-pyren Konzentration 1 ppmBap50: Boden mit Benzo-a-pyren Konzentration 50 ppmBap200: Boden mit Benzo-a-pyren Konzentration 50 ppm

BK B200B50

Keine (X)

XX

X

schwach

X

dsDNA-Gehalt im geglühten Boden mit Benzo-a-pyren nach der Inkubationszeit

von 14 und 49 Tagen

0

0,5

1

1,5

dsD

NA

-Ge

ha

lt [

µg/g

Bo

de

n]

14

49

14 0,41 0,48 0,25 0,66

49 0,84 0,83 0,96 0,67

BapK Bap1 Bap50 Bap200

BapK Bap1 Bap50 Bap200

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Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

30 % denat. Agens

70 % denat. Agens

Lau

fric

htu

ng

der

DG

GE

Quantifizieren der extrahierten DNA mittels Fluoreszenz-Spektroskopie

Veränderung der DGGE-Bandenmuster bei der Humifizierung von Ernterückständen

unter dem Einfluss von Benzo-a-pyren nach 49 TagenBandenmuster der eingesetzten mikrobiellen Gemeinschaft im geglühten Boden nach 49 Tagen Inkubation.

BapK: Kontrolle (ohne Benzo-a-pyren)Bap1: Boden mit Benzo-a-pyren

Konzentration 1 ppmBap50: Boden mit Benzo-a-pyren

Konzentration 50 ppmBap200: Boden mit Benzo-a-pyren

Konzentration 50 ppmKeine (X)

XX

X

schwach

X

21

BapK Bap1 Bap200Bap50

dsDNA-Gehalt im geglühten Boden mit Benzo-a-pyren nach der Inkubationszeit

von 14 und 49 Tagen

0

0,5

1

1,5

dsD

NA

-Ge

ha

lt [

µg/g

Bo

de

n]

14

49

14 0,41 0,48 0,25 0,66

49 0,84 0,83 0,96 0,67

BapK Bap1 Bap50 Bap200

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Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

30 % denat. Agens

70 % denat. Agens

Lau

fric

htu

ng

der

DG

GE

Veränderung der DGGE-Bandenmuster bei der Humifizierung von Ernterückständen

unter dem Einfluss von Benzo-a-pyren nach 14 und 49 Tagen

Bandenmuster der eingesetzten mikrobiellen Gemeinschaft im geglühten Boden nach 14 Tagen Inkubation.

A: BapK: Kontrolle (ohne Benzo-a-pyren)B: Bap1: Boden mit Benzo-a-pyren

Konzentration 1 ppmC: Bap50: Boden mit Benzo-a-pyren

Konzentration 50 ppmD: Bap200: Boden mit Benzo-a-pyren

Konzentration 50 ppm

Bandenmuster nach 49 Tagen:

A1: Kontrolle (ohne Benzo-a-pyren)B1: Boden mit Benzo-a-pyren

Konzentration 1 ppmC1: Boden mit Benzo-a-pyren

Konzentration 50 ppmD1: Boden mit Benzo-a-pyren

Konzentration 50 ppm

A DCBA1 D1C1B1

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Charakterisierung der pilzlichen Dynamik bei der Humifizierungvon Ernterückständen

Forschungszentrum Jülich ICG IV: Agrosphäre

Molekularbiologische Analyse: Extraktion von 18S rDNA

Pilzliche Biomasse:Ergosterol- Extraktion

•Bandenmuster von partiell amplifizierter 18S rDNA nach Auftrennung mittels denaturierender Gradienten Gelelektrophorese

•die Extraktion erfolgt mit Hexan,•Quantifizierung über Eichstandards mittelsHochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC)

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Aufgabe 2: Definierte GemeinschaftenAufgabe 2: Definierte Gemeinschaften

Kultivierung

Isolierung

Charakterisierung anhand physiologischer Profile und 16S bzw. 18S rDNA-Sequenzdaten

Boden-Mikrokosmenmit

definiertenGemeinschaften

nativen Gemeinschaften

Forschungszentrum JülichBeate Bulawa, Jost Liebich,

ICG IV: Agrosphäre

Bodenprobe

Bodenisolate

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Fragestellung:

Identifizierung von Mikroorganismen, die am Umsatz von Maisstroh beteiligt sind und in den Modell-Mikrokosmen mit definierten Gemeinschaften eingesetzt werden können (Aufgabe 3)

Methodik:

Extraktion von DNA aus allen Isolaten

Charakterisierung des DGGE-Laufverhaltens der amplifizierten DNA

Identifizierung von Doppelisolaten (z.B. mit ERIC- oder BOX-Fingerprint)

Vergleich der DGGE-Bandenmuster ausgewählter Bodenproben mit dem DGGE-Laufverhalten der amplifizierten Isolate-DNA

Bestätigung gleicher Identitäten durch Sequenzierung einzelner Banden

Mikrobiologische Charakterisierung Analytik von Laccase- und Protease-Bildung der Isolate

Aufgabe 2: Definierte GemeinschaftenAufgabe 2: Definierte Gemeinschaften

Forschungszentrum JülichBeate Bulawa, Jost Liebich,

ICG IV: Agrosphäre

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ZeitplanZeitplan

Forschungszentrum JülichJost Liebich, Beate Bulawa

ICG IV: Agrosphäre

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PlanungenPlanungen

Forschungszentrum JülichJost Liebich, Beate Bulawa

ICG IV: Agrosphäre

• Charakterisierung der Bodenisolate

• Mikrokosmos-Versuche in geglühtem und nativem Boden mit Benazolin und Benzo[a]pyren in verschiedenen Konzentrationen mit begleitender Analytik der mikrobiellen Gemeinschaften.

• Einsatz definierter Gemeinschaften in den Abbauversuchen.

• Untersuchung der Humifizierungsprozesse in Bodensäulen

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Zeitplan (Antrag)Zeitplan (Antrag)

Forschungszentrum JülichJost Liebich, Beate Bulawa

ICG IV: Agrosphäre

1. Jahr: Kurzfristiger Umsatz von Maisstroh in Mikrokosmen mit definierten undkomplexen Gemeinschaften in geglühtem Boden Untersuchung der mikrobiellen und physikochemischen Dynamik

2. Jahr: Mikrokosmen mit definierten Gemeinschaften in nativem Boden und/oderEinsatz verschiedener ErnterückständeUntersuchung der mikrobiellen und physikochemischen Dynamik

3. Jahr: Bodensäulenversuche zur Validierung des ModellsystemsUntersuchung der mikrobiellen und physikochemischen Dynamik Einsatz der Xenobiotika Benazolin und/oder Benzoapyren

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Zeitplan (Juli 2001)Zeitplan (Juli 2001)

Forschungszentrum JülichJost Liebich, Beate Bulawa

ICG IV: Agrosphäre

1. Jahr: Kurzfristiger Umsatz von Maisstroh in Mikrokosmen nur mit komplexen mikrobiellen Gemeinschaften in geglühtem und nativem Boden Einsatz der Xenobiotika Benazolin und/oder Benzoapyren

Charakterisierung prozessrelevanter Bodenisolate

2. Jahr: Mikrokosmen mit definierten Gemeinschaften in nativem Boden (Umsatz von Maisstroh)

3. Jahr: Validierung der MikrokosmenUntersuchung der mikrobiellen und physikochemischen Dynamik Einsatz der Xenobiotika Benazolin und/oder Benzoapyren