Bakteriell getriebene anaerobe Sulfidoxidation durch Manganoxidreduktion untersucht an Sulfurimonas spp. (ANAMARE)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Heide Schulz-Vogt
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316583794

Die anaerobe Redoxreaktion zwischen Sulfid und Manganoxid wurde oft als mögliche Energiequelle für Bakterien vorgeschlagen, aber alle früheren Versuche, Mikroorganismen mit diesem speziellen Stoffwechsel anzureichern, schlugen fehl. Im Rahmen dieses Projektes beantragen wir, einen von uns neu isolierten Bakterienstamm zu untersuchen, der lithoautotroph mit Sulfid oder Thiosulfat als Elektronendonator und Mangan(IV)oxid als einzigen Elektronenakzeptor wächst. Das Isolat stammt aus der suboxischen Zone des Schwarzen Meers und gehört der Gattung Sulfurimonas an. Angehörige dieser Gattung sind bekannter Weise sehr abundant an marinen Redoxklinen, aber alle früher isolierten Stämme verbinden die anaerobe Sulfidoxidation mit Denitrifikation. Erste Experimente mit dem neuen Stamm konnten zeigen, dass die bakterielle Oxidation von Sulfid mit Manganoxid mindestens 3-5 mal schneller ist, als die chemische Reaktion. Im Rahmen dieses Projektes planen wir eine detaillierte Untersuchung des Wachstums des neuen Isolats, z.B. in Hinsicht auf Wachstumsraten, Wachstumseffizienz und Auftreten von Zwischenprodukten wie Mn(III) oder S0 im Medium. Darüber hinaus beabsichtigen wir alle Informationen zusammen zu tragen, die notwendig sind, um die Autökologie und die ökologische Nische dieser neuen Art zu verstehen. Dazu gehören z.B. Untersuchungen zur Verwendung von alternativen Elektronendonatoren und Akzeptoren, zur möglichen Nutzung von organischen Kohlenstoffquellen, Stickstofffixierung und Ermittlung der optimale Wachstumsbedingungen in Bezug auf pH, Salinität und Temperatur. Mit dieser Information beabsichtigen wir den Stamm ordnungsgemäß zu beschreiben und in der deutschen Kultursammlung zu hinterlegen. Zu guter Letzt planen wir das Genom des neuen Stamms sequenzieren zu lassen und eine vergleichende genomische und physiologische Untersuchung mit drei zusätzlichen Sulfurimonas Arten durchzuführen, von denen sowohl eine Reinkultur als auch die Genomsequenz zur Verfügung steht. Dadurch erhoffen wir uns einen ersten Eindruck zu erhalten, wie weit verbreitet diese neue Art der anaeroben Sulfidoxidation innerhalb der Gattung Sulfurimonas ist und wir können gezielt nach Genen suchen, die für diesen neuen Metabolismus notwendig sind. Die Genomanalyse zielt dabei in Kombination mit experimentellen Arbeiten in erster Linie darauf ab, herauszufinden, auf welche Weise unlösliches Manganoxid als Elektronenakzeptor benutzt werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen