Title (eng)
Is Arthrospira fusiformis able to fix molecular nitrogen
Parallel title (eng)
Is Arthrospira fusiformis able to fix molecular nitrogen
Author
Anna-Maria Sabine Gschwandner
Advisor
Michael Schagerl
Assessor
Michael Schagerl
Abstract (deu)
Bei Arthrospira fusiformis, im Handel auch als Spirulina bekannt, handelt es sich um ein filamentöses Cyanobakterium. Es ist die dominante Alge in Sodaseen des ostafrikanischen Grabenbruchs. Diese Sonderstandorte sind - im Vergleich zu ihrer Phosphat- und Kohlenstoffverfügbarkeit - in aller Regel stickstofflimitiert. In der vorliegenden Studie wurde deswegen A. fusiformis auf ihre mögliche Fähigkeit zur Stickstofffixierung hin untersucht, da dies eine Erklärung für ihre enorme Wachstumsfähigkeit trotz stickstofflimitierenden Bedingungen wäre.
Dabei wurde A. fusiformis in einem dreiteiligen experimentellen Setup, bestehend aus einem Wachstumsversuch, genetischen Analysen sowie 15N2-Inkubation, aus insgesamt neun verschiedenen Standorten entlang des Ostafrikanischen Grabenbruchs untersucht.
Durch die genetischen Analysen konnte eindeutig gezeigt werden, dass A. fusiformis das nifH Gen besitzt und dieses teilweise auch exprimiert. Dieses Gen wird als genetischer Marker für diazotophe Organismen verwendet. Allerdings konnte im Wachstumsversuch die volle Funktionsfähigkeit der Nitrogenase nicht bestätigt werden, da A. fusiformis ohne Zugabe von Nitrat im Nährmedium nach einigen Wochen nicht mehr lebensfähig war. Wahrscheinlich verhinderten die Laborbedingungen eine voll funktionierende N-Fixierung. Dieses Ergebnis wird auch von der 15N2-Inkubation unterstützt, da die IRMS Ergebnisse eine geringe 15N Anreicherung bestätigen, wobei diese geringe N-Fixierung nicht ausreichend ist, um dauerhaftes Zellwachstum – zumindest unter den verwendeten Kultivierungsbedingungen – zu gewährleisten.
Abstract (eng)
East African soda lakes (EASL), some of them known as Flamingo lakes, range amongst the most productive aquatic ecosystems worldwide. Compared to phosphorus and carbon availability, these lakes show reduced nitrogen concentrations. The filamentous cyanoprokaryote Arthrospira fusiformis (formerly Spirulina platensis) is on the base of the food web and might be able to fix molecular nitrogen, although this taxon lacks heterocytes. We cultivated nine strains of Arthrospira fusiformis originating from various EASL under nitrate- rich and nitrate- depleted conditions to study the potential of molecular nitrogen fixation. We found the nifH gene in all strains; six out of these strains also express this gene, five of them under both high and low nitrate- supply, and one strain under only nitrate-limiting conditions. 15N incubation showed slightly enriched δ15N values of some strains, but the enrichment was very small compared to controls such as Anabaena. Under laboratory conditions, all strains faded during nitrate-depleted growth after around three weeks. Our data suggest that although the nifH genes were expressed in many strains, nitrogenase activity is not sufficient to ensure constant growth at offered growth conditions.
Keywords (eng)
non-heterocytous cyanobacteriumdiazotrophicblue-green algaeEast African Soda lakesSpirulina platensis
Keywords (deu)
DiazotrophieBlaualgeOstafrikanische SodaseenSpirulina platensisCyanobakterien ohne Heterocyten
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1332880
rdau:P60550 (deu)
96 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
96
Association (deu)
Title (eng)
Is Arthrospira fusiformis able to fix molecular nitrogen
Parallel title (eng)
Is Arthrospira fusiformis able to fix molecular nitrogen
Author
Anna-Maria Sabine Gschwandner
Abstract (deu)
Bei Arthrospira fusiformis, im Handel auch als Spirulina bekannt, handelt es sich um ein filamentöses Cyanobakterium. Es ist die dominante Alge in Sodaseen des ostafrikanischen Grabenbruchs. Diese Sonderstandorte sind - im Vergleich zu ihrer Phosphat- und Kohlenstoffverfügbarkeit - in aller Regel stickstofflimitiert. In der vorliegenden Studie wurde deswegen A. fusiformis auf ihre mögliche Fähigkeit zur Stickstofffixierung hin untersucht, da dies eine Erklärung für ihre enorme Wachstumsfähigkeit trotz stickstofflimitierenden Bedingungen wäre.
Dabei wurde A. fusiformis in einem dreiteiligen experimentellen Setup, bestehend aus einem Wachstumsversuch, genetischen Analysen sowie 15N2-Inkubation, aus insgesamt neun verschiedenen Standorten entlang des Ostafrikanischen Grabenbruchs untersucht.
Durch die genetischen Analysen konnte eindeutig gezeigt werden, dass A. fusiformis das nifH Gen besitzt und dieses teilweise auch exprimiert. Dieses Gen wird als genetischer Marker für diazotophe Organismen verwendet. Allerdings konnte im Wachstumsversuch die volle Funktionsfähigkeit der Nitrogenase nicht bestätigt werden, da A. fusiformis ohne Zugabe von Nitrat im Nährmedium nach einigen Wochen nicht mehr lebensfähig war. Wahrscheinlich verhinderten die Laborbedingungen eine voll funktionierende N-Fixierung. Dieses Ergebnis wird auch von der 15N2-Inkubation unterstützt, da die IRMS Ergebnisse eine geringe 15N Anreicherung bestätigen, wobei diese geringe N-Fixierung nicht ausreichend ist, um dauerhaftes Zellwachstum – zumindest unter den verwendeten Kultivierungsbedingungen – zu gewährleisten.
Abstract (eng)
East African soda lakes (EASL), some of them known as Flamingo lakes, range amongst the most productive aquatic ecosystems worldwide. Compared to phosphorus and carbon availability, these lakes show reduced nitrogen concentrations. The filamentous cyanoprokaryote Arthrospira fusiformis (formerly Spirulina platensis) is on the base of the food web and might be able to fix molecular nitrogen, although this taxon lacks heterocytes. We cultivated nine strains of Arthrospira fusiformis originating from various EASL under nitrate- rich and nitrate- depleted conditions to study the potential of molecular nitrogen fixation. We found the nifH gene in all strains; six out of these strains also express this gene, five of them under both high and low nitrate- supply, and one strain under only nitrate-limiting conditions. 15N incubation showed slightly enriched δ15N values of some strains, but the enrichment was very small compared to controls such as Anabaena. Under laboratory conditions, all strains faded during nitrate-depleted growth after around three weeks. Our data suggest that although the nifH genes were expressed in many strains, nitrogenase activity is not sufficient to ensure constant growth at offered growth conditions.
Keywords (eng)
non-heterocytous cyanobacteriumdiazotrophicblue-green algaeEast African Soda lakesSpirulina platensis
Keywords (deu)
DiazotrophieBlaualgeOstafrikanische SodaseenSpirulina platensisCyanobakterien ohne Heterocyten
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1332881
Number of pages
96
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