Amino acids and carbohydrates in sediments and interstitial waters of ODP Site 112-681

Total organic carbon (TOC), dissolved organic carbon (DOC), total hydrolyzable amino acids (THAA), amino sugars (THAS), and carbohydrates (THCHO) were measured in sediments and interstitial waters from Site 681 (ODP Leg 112). TOC concentrations vary between 0.75% and 8.2% by weight of dry sediment and exhibit a general decrease with depth. DOC concentrations range from 6.1 to 49.5 mg/L, but do not correlate with TOC concentrations in the sediment. Amino compounds (AA and AS) and sugars account for 0.5% to 8% and 0.5% to 3% of TOC, respectively, while amino compounds make up between 2% and 27% of total nitrogen. Dissolved hydrolyzable amino acids (free and combined) and amino sugars were found in concentrations from 3.7 to 150 µM and from 0.1 to 3.7 µM, respectively, and together account for an average of 8.5% of DOC. Dissolved hydrolyzable carbohydrates are in the range of 6 to 49 µM. Amino acid spectra are dominated by glycine, alanine, leucine, and phenylalanine; nonproteinaceous amino acids (gamma-amino butyric acid, beta-alanine, and ornithine) are enriched in the deeper part of the section, gamma-amino butyric acid and beta-alanine are thought to be indicators of continued microbial degradation of TOC. Glycine, serine, glutamic acid, alanine, aspartic acid, and ornithine are the dominating amino compounds in the pore waters. Spectra of carbohydrates in sediments are dominated by glucose, galactose, and mannose, while dissolved sugars are dominated by glucose and fructose. In contrast to the lack of correlation between abundances of bulk TOC and DOC in corresponding interstitial waters, amino compounds and sugars do show some correlation between sediments and pore waters: A depth increase of aspartic acid, serine, glycine, and glutamic acid in the pore waters is reflected in a decrease in the sediment, while an enrichment in valine, iso-leucine, leucine, and phenylalanine in the sediment is mirrored by a decrease in the interstitial waters. The distribution of individual hexoseamines appears to be related to zones of bacterial decomposition of organic matter. Low glucoseamine to galactoseamine ratios coincide with zones of sulfate depletion in the interstitial waters.

Dissolved organic carbon concentrations, amino sugar concentrations and highly significantly correlating FT-ICR mass peak magnitudes obtained from solid phase extracted marine dissolved organic matter during POLARSTERN cruise ANT-XXV/1

Dissolved organic matter (DOM) was extracted with solid phase extraction (SPE) from 137 water samples from different climate zones and different depths along an Eastern Atlantic Ocean transect. The extracts were analyzed with Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS) with electrospray ionization (ESI). D14C analyses were performed on subsamples of the SPE-DOM. In addition, the amount of dissolved organic carbon was determined for all water and SPE-DOM samples as well as the yield of amino sugars for selected samples. Linear correlations were observed between the magnitudes of 43% of the FT-ICR mass peaks and the extract D14C values. Decreasing SPE-DOM D14C values went along with a shift in the molecular composition to higher average masses (m/z) and lower hydrogen/carbon (H/C) ratios. The correlation was used to model the SPE-DOM D14C distribution for all 137 samples. Based on single mass peaks a degradation index was developed to compare the degradation state of marine SPE-DOM samples analyzed with FT-ICR MS. A correlation between D14C, degradation index, DOC values and amino sugar yield supports that SPE-DOM analyzed with FT-ICR MS reflects trends of bulk DOM. A relative mass peak magnitude ratio was used to compare aged SPE-DOM and fresh SPE-DOM regarding single mass peaks. The magnitude ratios show a continuum of different reactivities for the single compounds. Only few of the compounds present in the FT-ICR mass spectra are expected to be highly degraded in the oldest water masses of the Pacific Ocean. All other compounds should persist partly thermohaline circulation. Prokaryotic (bacterial) production, transformation and accumulation of this very stable DOM occurs probably primarily in the upper ocean. This DOM is an important contribution to very old DOM, showing that production and degradation are dynamic processes.

Teichoic acids are not required for Streptococcus pneumoniae and Staphylococcus aureus cell walls to trigger the release of tumor necrosis factor by peripheral blood monocytes.

In gram-negative bacteria, the outer membrane lipopolysaccharide is the main component triggering cytokine release from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). In gram-positive bacteria, purified walls also induce cytokine release, but stimulation requires 100 times more material. Gram-positive walls are complex megamolecules reassembling distinct structures. Only some of them might be inflammatory, whereas others are not. Teichoic acids (TA) are an important portion (> or =50%) of gram-positive walls. TA directly interact with C3b of complement and the cellular receptor for platelet-activating factor. However, their contribution to wall-induced cytokine-release by PBMCs has not been studied in much detail. In contrast, their membrane-bound lipoteichoic acids (LTA) counterparts were shown to trigger inflammation and synergize with peptidoglycan (PGN) for releasing nitric oxide (NO). This raised the question as to whether TA are also inflammatory. We determined the release of tumor necrosis factor (TNF) by PBMCs exposed to a variety of TA-rich and TA-free wall fragments from Streptococcus pneumoniae and Staphylococcus aureus. TA-rich walls from both organisms induced measurable TNF release at concentrations of 1 microg/ml. Removal of wall-attached TA did not alter this activity. Moreover, purified pneumococcal and staphylococcal TA did not trigger TNF release at concentrations as high as > or =100 microg/ml. In contrast, purified LTA triggered TNF release at 1 microg/ml. PGN-stem peptide oligomers lacking TA or amino-sugars were highly active and triggered TNF release at concentrations as low as 0.01 microg/ml (P. A. Majcherczyk, H. Langen, et al., J. Biol. Chem. 274:12537-12543,1999). Thus, although TA is an important part of gram-positive walls, it did not participate to the TNF-releasing activity of PGN.

Síntese de aminoglicosídeos, precursores de pseudo-dissacarídeos potencialmente ativos

This work describes the syntheses of O-protected aminoglycosides as an important block building for the preparation of potential bioactive pseudodisaccharide. The new O-protected methyl 3-amino-3-deoxy-alpha-D-glycopyranoside 4 and methyl 2-amino-2-deoxy-alpha-D-glycopyranoside 5 were prepared, respectively, in five and four steps. All compounds were obtained in good yield and characterized by spectral data (¹H and 13C NMR, MS, IR) and elemental analysis.

Évaluation du potentiel de séquestration de carbone dans le sol de cultures intensives sur courtes rotations de saules dans le sud du Québec

Dans la dernière décennie, plusieurs hectares de terre agricole ont été convertis à la culture intensive sur courtes rotations (CICR) de saules dans le sud du Québec (Canada). Peu d’études ont été réalisées afin de déterminer comment se comporte la dynamique du carbone organique (Corg) dans le sol suivant cette conversion. Nous avons donc comparé la quantité du Corg et de deux pools labiles de carbone (carbone extractible à l’eau chaude et les sucres aminés) entre des CICR en phase initiale d’établissement (1-2 ans) et des parcelles appariées représentant le système de culture qui prévalait avant la transformation en culture de saules (culture fourragère) et d’autres cultures d’intérêt. La même chose a été faite pour une CICR en exploitation (depuis 9 ans) à un autre site. La quantité de Corg du sol n’était pas différente entre les CICR et les parcelles sous culture fourragère. Une plus haute concentration de sucres aminés dans le Corg total des CICR en établissement, par rapport aux autres parcelles sur le même site, permet de soupçonner que les perturbations liées à l’établissement ne mènent pas à une minéralisation accrue du Corg à court terme. La proportion de sucres aminés fongiques, qui diminue théoriquement lors de perturbations, était aussi plus élevée sous la plus jeune culture. Sous la CICR de neuf ans, le Corg était redistribué dans le profil vertical et les pools labiles étaient de plus petite taille (à une profondeur de 20-40 cm) comparativement à une parcelle témoin. La conversion d’une culture fourragère en plantation de saules en CICR n’a pas mené à la formation d’un puits de carbone. L’étude laisse entrevoir qu’un tel puits pourrait être créé si la conversion se faisait à partir d’un aménagement impliquant la culture en rotation de plantes annuelles et des labours.

Die mikrobielle Besiedlung von Wurzeloberfläche und Rhizosphäre in ihrer Bedeutung für Stoffumsätze in Böden

Im Vordergrund der Arbeit stand die Erfassung der mikrobiellen Biomasse bzw. Residualmasse an der Wurzeloberfläche, im Rhizosphärenboden und im umgebenden Boden. Durch den Vergleich von verschiedenen Methoden zur Erfassung der mikrobiellen Biomasse wurden die Gehalte von pilzlichem und bakteriellem Kohlenstoff an der Rhizoplane und in der Rhizosphäre quantifiziert. Dabei wurde die Fumigations-Extraktions-Methode zur Erfassung der mikrobiellen Biomasse eingesetzt. Ergosterol diente als Indikator für die pilzliche Biomasse und die Aminozucker Glucosamin und Muraminsäure sollten Aufschluss geben über die bakterielle und pilzliche Biomasse bzw. Residualmasse in den drei Probenfraktionen. Dazu wurden Umrechnungsfaktoren erstellt, die zur Berechnung des bakteriellen und pilzlichen Kohlenstoffs aus den Gehalten von Muraminsäure und Pilz-Glucosamin dienten. Die Bestimmung von Aminozuckern wurde insoweit modifiziert, dass sowohl in Boden- als auch in Wurzelhydrolysaten die Messung von Glucosamin, Galactosamin, Muraminsäure und Mannosamin gleichzeitig als automatisiertes Standardverfahren mit Hilfe der HPLC erfolgen konnte. Es wurden drei Gefäßversuche durchgeführt: Im ersten Versuch wurde der Einfluss der Pflanzenart auf die mikrobielle Besiedlung der Wurzeloberflächen untersucht. Dabei wurden Wurzeln und Rhizosphärenboden von 15 verschiedenen Pflanzenarten miteinander verglichen. Im zweiten Versuch stand der Einfluss der mikrobiellen Biomasse eines Bodens auf die mikrobielle Besiedlung von Wurzeloberflächen im Vordergrund. Deutsches Weidelgras (Lolium perenne L.) wurde auf sieben verschiedenen Böden angezogen. Bei den Böden handelte es sich um sechs Oberböden, die sich hinsichtlich des Bodentyps und der Bewirtschaftungsform voneinander unterschieden, und einen Unterboden. Im dritten Versuch wurde die mikrobielle Besiedlung von Wurzeln nach teilweiser und vollständiger Entfernung der oberirdischen Biomasse beobachtet. Welsches Weidelgras (Lolium multiflorum Lam.) wurde 24 Tage nach der Aussaat beschnitten. Anschließend wurde über einen Versuchszeitraum von acht Tagen die mikrobielle Besiedlung an den Wurzeln und in den Bodenfraktionen bestimmt. Es bestätigte sich, dass der Einfluss der einzelnen Pflanzenart von entscheidender Bedeutung für die mikrobielle Besiedlung von Wurzeln ist. Bei fast allen Pflanzen wurde die mikrobielle Biomasse an den Wurzeln von Pilzen dominiert. Das Verhältnis von pilzlichem zu bakteriellem Kohlenstoff an den Wurzeln der 15 Pflanzenarten lag im Mittel bei 2,6. Bei der Betrachtung verschiedener Böden zeigte sich, dass die mikrobielle Besiedlung in tieferen Bodenschichten signifikant niedriger ist als in den Oberböden. Dabei war der Pilzanteil an der mikrobiellen Biomasse im Unterboden deutlich erhöht. Der Vergleich der Oberböden untereinander ergab, dass sowohl der Bodentyp als auch die Bewirtschaftungsform einen signifikanten Einfluss auf mikrobielle Besiedlung ausüben. Durch die teilweise oder vollständige Entfernung der oberirdischen Biomasse wurde eine Veränderung der mikrobiellen Besiedlung an den Wurzeln beobachtet. Das Verhältnis von pilzlichem zu bakteriellem Kohlenstoff sank in dem Versuchszeitraum von 2,5 auf 1,4. Dabei war die Förderung der Pilze in der Variante mit teilweise entfernter oberirdischer Biomasse relativ größer als in der Variante mit vollständig entfernter oberirdischer Biomasse. Entgegen der weit verbreiteten Annahme, dass bei den wurzelbesiedelnden Mikroorganismen die Bakterien gegenüber den Pilzen dominieren, zeigten die Ergebnisse ein gegensätzliches Bild. In allen drei Versuchen ergab sich gleichermaßen, dass sowohl im Boden als auch an den Wurzeln die Pilze gegenüber den Bakterien dominieren.