Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3580
Main Title: Untersuchung von schwammassoziierten Bakterien aus marinen Kaltwasserschwämmen
Translated Title: Investigation of sponge-associated bacteria from marine cold-water sponges
Author(s): Kaesler-Neumann, Ines
Advisor(s): Szewzyk, Ulrich
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Identifizierung von assoziierten Bakterien aus verschiedenen marinen Kaltwasserschwämmen. Die Untersuchung der schwammassoziierten Bakterien erfolgte mit kultivierungsabhängigen und kultivierungsunabhängigen Methoden. So wurden aerobe und anaerobe Bakterien durch Batch-Kultivierung und/oder kontinuierliche Kultivierung untersucht. Von ausgewählten Isolaten erfolgte die Überprüfung ihrer biologischen Aktivität. Als kultivierungsunabhängige Methode wurde eine 16S rDNA-Klonierung durchgeführt. Aus den untersuchten Kaltwasserschwämmen wurden rund 400 Bakterien isoliert und identifiziert. Der Einsatz unterschiedlicher Kultivierungstechniken und Medien führte zu einer hohen Diversität an bakteriellen Gattungen und Arten. Es konnten insgesamt 30 Gattungen aus den Klassen Gammaproteobacteria, Alphaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Actinobacteria, Bacilli und Flavobacteria identifiziert werden. Bei den aeroben Isolaten war der Anteil der Gammaproteobacteria am höchsten, wogegen aus den anaeroben Kultivierungen hauptsächlich Bakterien der Klasse Deltaproteobacteria isoliert wurden. Der Vergleich der aeroben Batch-Kultivierung zur kontinuierlichen Kultivierung zeigte eine Verschiebung der Gattungen innerhalb der Gammaproteobacteria und Flavobacteria. Zwei Drittel der isolierten bakteriellen Gattungen wurden als bedeutend schwammassoziiert bewertet. Zusätzlich konnten Bakterien der als schwammspezifisch eingestuften Gattung Pseudovibrio aus der Klasse der Gammaproteobacteria isoliert werden. Die Gattung und Art Spongiispira norvegica wurde im Rahmen dieser Arbeit neu beschrieben. Es wurden insgesamt 56 Isolate mit verschiedenen Testsystemen auf ihre biologische Wirksamkeit untersucht. Davon waren 41 Isolate nachweislich biologisch aktiv. Die untersuchten Isolate aus den kontinuierlichen Kultivierungsansätzen zeigten die umfangreichsten nachweisbaren Aktivitäten, wobei die Arten Pseudoalteromonas agarivorans und Glaciecola mesophila (Klasse Gammaproteobacteria) am biologisch wirksamsten waren. Die Analyse von rund 100 Klonen aus der 16S rDNA-Klonierung ergab die phylogenetische Einordnung in die Phyla Proteobacteria (Klassen Alphaproteobacteria und Deltaproteobacteria), Chloroflexi, Acidobacteria, Gemmatimonadetes, Deferribacteres, Nitrospira und Thaumarchaeota. Von den erhaltenen 30 phylogenetischen Klongruppen wurde die Hälfte als schwammspezifisch und bedeutend schwammassoziiert bewertet. Der Vergleich der erhaltenen Daten aus den kultivierungsabhängigen und kultivierungsunabhängigen Ansätzen ergab eine Überschneidung der Daten bezüglich der Klassen Alphaproteobacteria und Deltaproteobacteria. In der vorliegenden Arbeit konnte mit den gewählten Methoden eine hohe Anzahl von schwammassoziierten Bakterien aus Kaltwassergebieten charakterisiert werden. Diese Ergebnisse tragen zur Erhöhung der begrenzten mikrobiologischen Datenlage in Kaltwasserschwämmen bei. Jede der eingesetzten Methoden war erfolgreich und führte zum Erhalt bedeutend schwammassoziierter und/oder schwammspezifischer Bakterien. Die in dieser Arbeit angewendeten Methoden der kontinuierlichen und der anaeroben Kultivierung wurden erstmals zur Isolierung schwammassoziierter Bakterien eingesetzt. Die angelegte Stammsammlung enthält weitere Isolate, die für neue Artbeschreibungen geeignete wären. Das Ziel des Nachweises von marinen Naturstoffen aus schwammassoziierten Bakterien konnte mit den gewählten unterschiedlichen Kultivierungsansätzen erreicht werden. Insbesondere die Isolate aus den kontinuierlichen Kulturen zeigten eine hohe biologische Aktivität.
The doctoral thesis deals with the identification of associated bacteria from various marine cold water sponges. The study of sponge-associated bacteria was performed with culture-dependent and culture-independent methods. Thus, aerobic and anaerobic bacteria were investigated by batch cultivation and/or continuous cultivation. Selected isolates were tested for their biological activity. As culture-independent method a 16S rDNA cloning was used. From the investigated cold water sponges, approximately 400 bacteria were isolated and identified. The use of different cultivation techniques and media showed a high diversity of bacterial genera and species. A total of 30 genera of the classes Gammaproteobacteria, Alphaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Actinobacteria, Bacilli and Flavobacteria could be identified. The aerobic isolates were often associated with the class of Gammaproteobacteria. Bacteria of the class Deltaproteobacteria were mostly isolated from the anaerobic cultures. The comparison of aerobic batch cultivation with continuous cultivation showed a shift of genera within the Proteobacteria and Flavobacteria. Two-thirds of the isolated bacterial species were classified as important sponge-associated. In addition, the sponge-specific genus Pseudovibrio of the class Gammaproteobacteria was isolated. The novel genus and species Spongiispira norvegica was characterized in this work. A total of 56 isolates were tested with different test systems for their biological activity. Of these, 41 isolates were shown to be biologically active. The tested isolates from the continuous cultivation approaches showed strong detectable activities with Pseudoalteromonas agarivorans and Glaciecola mesophila (class Gammaproteobacteria) as the most effective. The analysis of about 100 clones from the 16S rDNA cloning revealed the phylogenetic classification in the phyla Proteobacteria (classes Alphaproteobacteria and Deltaproteobacteria), Chloroflexi, Acidobacteria, Gemmatimonadetes, Deferribacteres, Nitrospira and Thaumarchaeota. Half of the 30 resulting phylogenetic clone groups were classified as sponge-specific and important sponge-associated. The comparison of the data obtained from the culture-dependent and culture-independent approaches showed an overlap of data regarding the classes of Alphaproteobacteria and Deltaproteobacteria. In the present work, a high number of sponge-associated bacteria from cold-water areas could be characterized with the methods used. These results increase the limited microbiological data in cold water sponges. Each of the methods used was successful and resulted in important sponge-associated and/or sponge-specific bacteria. In this work for the first time continuous and anaerobic cultivation were used for the isolation of sponge-associated bacteria. The established strain collection contains further isolates suitable for novel species characterizations. The aim to detect marine natural products from sponge-associated bacteria was achieved with the selected different cultivation approaches. In particular, the isolates from the continuous cultures showed a high biological activity.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-39226
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3877
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3580
Exam Date: 13-Dec-2012
Issue Date: 30-Apr-2013
Date Available: 30-Apr-2013
DDC Class: 570 Biowissenschaften; Biologie
Subject(s): 16S rDNA-Klonierung
Biologische Aktivität
Kontinuierliche Kultivierung
Marine Kaltwasserschwämme
Schwammassoziierte Bakterien
16S rDNA cloning
Biological activity
Continuous cultivation
Marine cold-water sponges
Sponge-associated bacteria
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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