Nitrit-oxidierende Bakterien (NOB) führen den zweiten Schritt der Nitrifikation durch, die Oxidation von Nitrit zu Nitrat. Kürzlich wurde eine enorme Diversität und ökophysiologische Flexibilität von herkömmlichen NOB und sogar von Bakterien, die Ammoniak vollständig zu Nitrat oxidieren (Comammox), entdeckt. Für diese Arbeit wurden NOB und Comammox-Organismen aus salzig-alkalischen Seen des Nationalparks “Neusiedler See – Seewinkel” an der Grenze zwischen Österreich und Ungarn untersucht.
Die Zusammensetzung und Struktur der Gemeinschaften on Nitritoxidierern und Comammox in Sedimenten von zwei verschiedenen Seen, welche für mehr als ein Jahr monatlich beprobt wurden, wurde mittels kulturunabhängiger Identifizierung durch “Next Generation” Sequenzierungen erschlossen. Nur Nitrifikationsgene (nxrB und amoA) von herkömmlichen Nitrospiren und Comammox Nitrospiren wurden eindeutig detektiert. Die Ergebnisse zeigten die Dominanz weniger Nitrospiren im Verlauf des gesamten Jahres. Faszinierenderweise wurden Comammox der Gruppe A in beiden Seen während des ganzen Jahres detektiert, während Comammox der Gruppe B nur stochastisch präsent waren. Soweit bislang bekannt, ist dies der erste Fund von Comammox Organismen in aquatischen Systemen mit einem stark alkalischen pH und einem Salzgehalt weit über den für Frischwasser normalen Konzentrationen.
Der zweite Ansatz, der die Physiologie von Nitritoxidierern im Fokus hatte, nutzte drei Anreicherungskulturen von salzig-alkalischen Seen des selben geografischen Gebietes. Zwei dieser Kulturen enthielten neue Nitrospirenarten: eine neue Art der Linie IV, dessen Mitgleider bislang nur in marinen Habitaten gefunden wurden, und eine neue Art der Linie II. Interessanterweise zeigte die dritte Anreicherungskultur stets eine hohe nitritoxidierende Aktivität, enthielt aber keine bekannten NOB gemäß molekularen Suchmethoden nach Nitritoxidoreduktasegenen und 16S rRNA-gerichteten FISH-Methoden.

Nitrite-oxidizing bacteria (NOB) perform the second nitrification step, the oxidation of nitrite to nitrate. Recently, a high diversity and great ecophysiological versatility of canonical NOB and even complete ammonia oxidizers to nitrate (comammox) have been discovered. Here we studied NOB and comammox organisms from saline-alkaline lakes of the National Park “Neusiedler See-Seewinkel” located at the border between Austria and Hungary.
Community composition and structure was disclosed by culture-independent identification of nitrite oxidizers and comammox in two different lake sediments, sampled monthly over more than a year, by barcoded next generation sequencing. Only canonical Nitrospira and comammox Nitrospira nitrifying genes (nxrB and amoA) were clearly detected. Our results showed the predominance of few Nitrospira phylotypes throughout the year. Intriguingly, comammox Nitrospira of clade A were detected in both lakes and during most periods of the year. Comammox Nitrospira of clade B were found only stochastically. To our knowledge, this is the first detection of comammox organisms in systems with a strong alkaline pH and salinity far above common levels in freshwater.
The second approach, focused on the physiology of nitrite oxidizers, encompassed three enrichment cultures from saline-alkaline lakes. Two of these cultures contained new Nitrospira species: one enrichment with a lineage IV Nitrospira, whose members were previously found only in marine environments, and one enrichment with a novel lineage II Nitrospira. Interestingly, the third enrichment culture showed a high nitrite-oxidizing activity but did not contain any known NOB according to molecular screenings for nitrite oxidoreductase genes and 16S rRNA-targeted FISH