Abstract (deu)
Vor kurzem wurden die ersten Mikroorganismen entdeckt, die in der Lage sind Ammonium komplett zu Nitrat zu oxidieren (‘comammox’), und dadurch das Dogma, über die Arbeitsteilung in der Nitrifikation in zwei aufeinanderfolgenden Schritten, für ungültig erklärt. Interessanterweise gehören alle bisher beschriebenen comammox Mikroorganismen zu dem Genus Nitrospira und sind nicht monophyletisch innerhalb der Nitrospira Linie II verteilt, welche einige der am häufigsten vorkommenden Nitrit oxidierenden Bakterien der Welt beinhält. Comammox Nitrospira amoA Gene sind von den amoA Genen der Ammonium oxidierenden Bakterien und Archaeen unterscheidbar, und daher eignen sie sich als phylogenetische und funktionelle Markergene für die Detektion und Quantifizierung von comammox Nitrospira. Bisherige metagenomische Studien zeigten, dass comammox amoA Gene zwei monophyletische Schwester Gruppen bilden, welche mittlerweile clade A und B genannt werden. In dieser Studie wurde ein molekularbiologischer Ansatz für die Detektion von comammox Nitrospira in Umweltproben entwickelt, in dem zwei spezifische PCR Primer Paare entworfen wurden, die jede dieser Gruppe einzeln erfassen.
Um eine ausreichend hohe Abdeckungen der Referenz Sequenzen zu erzielen, enthalten beide Primer Paare an mehreren Positionen in ihren Sequenzen degenerierte Nukleotide. Um die daraus folgenden Konsequenzen zu minimieren, mischte ich äquimolar einzelne Varianten der Primer zu neuen Primer Paaren und zeigte ihre erhöhte Amplifikationseffizienz im Vergleich zu den gewöhnlichen degenerierten Primer Paaren. Anschließend bewies ich die Anwendbarkeit der Primer Paare auf Umweltproben mit Klon- Sanger Sequenzierung, und bestätigte die weite Verbreitung von comammox Nitrospira in der Umwelt.
Weil sich das Protokoll der DNA Extrahierung auf die beobachtete Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft auswirkt, evaluierte ich den Unterschied zwischen zwei Methoden, welche auf mechanischer Zelllyse basieren, für die anschließende Amplifikations- Effizienz von comammox amoA Genen. Wenn gleiche Mengen von DNA angewandt werden, zeigt das „MoBio PowerSoil DNA Extraction Kit“ interessanterweise die besseren Resultate, verglichen zu einer Phenol/Chloroform Methode. Für die Mehrzahl an Proben jedoch erzielt die Phenol/Chloroform Methode einen höheren DNA Ertrag.
Mit dieser Studie ebnete ich den Weg für zukünftige PCR basierende Studien (wie zum Beispiel Amplikon Sequenzierung) über die globale Verbreitung von comammox Nitrospira, welche das Verständnis der Nischenteilung zwischen nitrifizierenden Mikroorganismen fördern können.