Phylogenetische Charakterisierung von Mikroorganismen aus dem Intestinaltrakt von Insekten

Zusammenfassung Die komplexe Lebensgemeinschaft des Termitendarms fasziniert die Biologen schon seit langem. Es ist bekannt, dass Termiten ihre Nahrung mit Hilfe von symbiontischen Bakterien und Protozoen verdauen können. Ohne ihre Symbionten würden sie verhungern. Das Zusammenspiel von Termiten und darmbewohnenden Mikroorganismen, zu denen Flagellaten, Bakterien, Archaebakterien und Hefen gehören, ist trotz moderner Untersuchungstechniken keineswegs vollständig aufgeklärt. In der vorliegenden Arbeit wurden:1) Einige kultivierte und nicht-kultivierte Bakterien charakterisiert, die an der Darmwand von Mastotermes darwiniensis lokalisiert sind. Die Darmwandbakterien wurden entweder nach Kultivierung oder direkt von der Darmwand für die Analyse der 16S rDNA verwendet. Die Sequenzierung erfolgte entweder nach DGGE oder nach Klonierung der PCR-Produkte. Die identifizierten Bakterien kann man in 7 Gruppen teilen:1: Gram-positive Bakterien mit hohem GC-Gehalt 2: Gram-positive Bakterien mit niedrigem GC-Gehalt 3: Fusobakterien-ähnliche Bakterien 4: ß-Proteobakterien5: Verrucomicrobien6: Bacteroides-ähnliche Bakterien7: Methanogene Bakterien 2) Aufgrund des Vorhandenseins des Coenzyms Deazaflavin-Derivats F420, kann man Methanbakterien mikroskopisch identifizieren und von anderen Bakterien unterscheiden, weil Methanbakterien im kurzwelligen Blaulicht blaugrün aufleuchten. Untersuchungen haben gezeigt, dass mindestens zwei Morphotypen von Methanbakterien an der Darmwand von M. darwiniensis vorkommen. Sie wurden auch über 16S rDNA Sequenzanalyse identifiziert. Ihre Lokalisierung an der Darmwand wurde durch Fluoreszenz-in-situ-Hybridsierung mit spezifischen Oligonukleotiden nachgewiesen. Schließlich konnte gezeigt werden, dass pro Gramm Termite 2,6 µg Methan pro Stunde produziert werden. 3) Bis jetzt wurden aus verschiedenen Termiten sulfatreduzierende Bakterien (SRB) isoliert. Deshalb wurde in dieser Arbeit die Verbreitung der SRB in verschiedenen Insekten untersucht. Insgesamt wurden zwei Sequenzen aus Libellenlarven (FSBO4 und FSBRO2), drei Sequenzen aus Zuckmückenlarven (FSCI, FSCII und FSC4), eine Sequenz aus Rosenkäfern (FSPa4-5) und ebenfalls eine Sequenz aus Eintagsfliegenlarven (FSB6) identifiziert. Alle identifizierten Bakterien ausser Klon FSB6, gehören zur Gattung Desulfovibrio. Klon FSB6 gehört zu der Gram-positiven Gattung Desulfotomaculum.Außerdem wurde die Sulfatreduktionsrate der SRB im Darm von Rosenkäfern (Pachnoda marginata), Holz- bzw. Sulfat-gefütterten Termiten (Mastotermes darwiniensis) und einer Reinkultur von Desulfovibrio intestinalis gemessen. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Aktivität pro Zelle in Holz-gefütterten Termite am höchsten ist (4,9 nmol/107 Bakterien x h).

Summary The complex partnership of the termite intestine fascinates the biologists already for a long time. It is well-known that termites can digest their food by symbiontischen bacteria and Protozoen. Without their Symbionten they became verhungern. The interaction of termites and intestine-inhabiting micro organisms, to which Flagellaten, bacteria, Archaebakterien and yeasts.belong, is not by any means completely enlightened despite modern investigation techniques. In the available work became: 1) some cultivated and non-cultivated bacteria characterizes, which.are localized at the intestine wall by Mastotermes winiensis. The intestine wall bacteria were used either after cultivation or directly by the intestine wall for the analysis of the 16S rDNA. The Sequenzierung took place either after DGGE or after Klonierung of the PCR products. One can divide the identified bacteria into 7 groups: 1: Gram positive bacteria with high GC content2: Gram positive bacteria with low GC content 3: Fusobakterien similar bacteria 4: ß-Proteobakterien 5: Verrucomicrobien 6: Bacteroides similar bacteria 7: Methanogene bacteria 2) due to the presence of the Coenzyms of Deazaflavin derivative F420, one can identify and from other bacteria differentiate methane bacteria microscopically, because methane bacteria in the short-wave blue light cyan light up. Investigations showed that at least two Morphotypen of methane bacteria occur at the intestine wall of M. darwiniensis. They were identified also over 16S rDNA sequence analysis. Their localization at the intestine wall was proven by fluorescence in situ Hybridsierung with specific Oligonukleotiden. Finally it could be shown that per gram of termite 2.6 µg methane per hour are produced. 3) from different termites sulfate-reducing bacteria (SRB) were isolated up to now. Therefore in this work the spreading of the SRB in different insects was examined. Altogether two sequences became from spirit level larvae (FSBO4 and FSBRO2), three sequences from twitching mosquito larvae (FSCI, FSCII and FSC4), a sequence from rose beetles (FSPa4-5) and likewise a sequence from larvalarva larvae (FSB6) identifies. All identified bacteria except clone FSB6, belong to the genus Desulfovibrio. Clone FSB6 belongs to the Gram positive genus Desulfotomaculum. Additionally the sulfate reduction rate of the SRB in the intestine of rose beetles (Pachnoda marginata), wood or sulfate-fed termites (Mastotermes darwiniensis) and a pure culture was measured by Desulfovibrio intestinalis. It could be shown that the activity per cell in wood-fed termite is highest (4.9 nmol/107 bacteria x h).