Bakterielle Mechanismen der marinen Polysaccharidverwertung
- PDF / 662,938 Bytes
- 3 Pages / 595 x 842 pts (A4) Page_size
- 50 Downloads / 172 Views
BI OT ECH NOLOGIE
Marine Mikrobiologie
Bakterielle Mechanismen der marinen Polysaccharidverwertung THOMAS SCHWEDER 1, UWE BORNSCHEUER 2 , JAN-HENDRIK HEHEMANN 3 , RUDOLF AMANN 4 1 PHARMAZEUTISCHE BIOTECHNOLOGIE, INSTITUT FÜR PHARMAZIE, UNIVERSITÄT GREIFSWALD 2 BIOTECHNOLOGIE & ENZYMKATALYSE, INSTITUT FÜR BIOCHEMIE, UNIVERSITÄT GREIFSWALD 3 MARINE GLYKOBIOLOGIE, MARUM, UNIVERSITÄT BREMEN 4 MOLEKULARE ÖKOLOGIE, MAX-PLANCK-INSTITUT FÜR MARINE MIKROBIOLOGIE, BREMEN
The oceans have been compared to a “global heterotrophic digester”. This is due to the high productivity of microalgae and the rapid turnover of the produced biomass by microbes. A major part of the algal biomass consists of diverse polysaccharides which belong to the most complex polymer structures in nature. These marine sugars are decomposed by specialized bacteria, mainly of the phyla Bacteroidetes and Gammaproteobacteria, which possess dedicated conserved gene clusters encoding a remarkable diversity of carbohydrate-active enzymes. DOI: 10.1007/s12268-020-1489-9 © Die Autoren 2020
ó Jährlich wiederkehrende, massive Algenblüten in den Auftriebszonen und Küstenschelfgebieten der Ozeane bestimmen die Primärproduktion mariner Ökosysteme. Marine Algen leisten etwa die Hälfte der weltweiten photosynthetischen Netto-Primärproduktion. Die Algen bestehen zum Großteil aus Polysacchariden – großen Koh-
lenhydraten, die aus mehreren Zuckermolekülen bestehen und die als Speicherstoff, in Zellwänden oder als intra- oder extrazelluläre Matrixpolysaccharide dienen. Algen produzieren viele Arten von Polysacchariden, die unterschiedlich komplex sind und sich von denen von Landpflanzen teils deutlich unterscheiden. Die Zuckermoleküle, aus
¯ Abb. 1: Polysaccharid-abbauende Bakterien der Bacteroidetes-Gruppe (türkis, identifiziert über Fluoreszenz-in situHybridisierung) an der Diatomee (Kieselalge) Chaetoceros sp. Fluoreszenzmikroskopie, Maßstabsbalken = 10 μm. Foto: Max-PlanckInstitut für Marine Mikrobiologie/I. Bakenhus
denen Polysaccharide bestehen, können auf verschiedene Weise verknüpft und mit einer Vielzahl an funktionellen Gruppen (z. B. Sulfat-, Methyl- oder Acetylgruppen) dekoriert werden [1]. So kommt es, dass Polysaccharide die chemisch komplexesten Makromoleküle in der Natur sind.
Wiederkehrende Sukzession von Bakteriengruppen in Phytoplanktonblüten Heterotrophe Bakterien (Abb. 1) spielen eine wesentliche Rolle bei der Zersetzung organischer Stoffe im Meer. Phytoplanktonblüten in der Deutschen Bucht, die meist von Kieselalgen dominiert sind, werden von einer Jahr für Jahr wiederkehrenden Sukzession verschiedener Bakteriengruppen begleitet, in der verschiedene Taxa schnell aufeinanderfolgenden [2, 3, 4]. In mehreren Untersuchungen wurden dabei Flavobakterien und Gammaproteobakterien als Hauptakteure identifiziert. In Frühjahrsblüten dominierten u. a. die Flavobacteriia-Gattungen Formosa und Polaribacter (Abb. 2). Kombinierte Metagenom- und Metaproteomanalysen zeigten, dass die Bakteriensukzession mit einem raschen Wechsel des bakteriellen Genrepertoires ein
Data Loading...
