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
Forschungszentrum JülichBeate Bulawa, Jost Liebich
ICG IV: Agrosphäre
Aufgaben PA2 FZ JülichAufgaben PA2 FZ Jülich
• 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
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
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
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:
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
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
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?
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
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
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
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
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
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)
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
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
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
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
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
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
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
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)
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
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
ZeitplanZeitplan
Forschungszentrum JülichJost Liebich, Beate Bulawa
ICG IV: Agrosphäre
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
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
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
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