DNA chips zur Analyse von Methan-oxidierenden Bakterien

Methanotrophe Bakterien haben die Fähigkeit Methan als einzige Kohlenstoff- und Energiequelle zu verwerten. Die Oxidation von Methan erfolgt in vier Schritten über die Bildung von Methanol, Formaldehyd und Format, das dann zu C02 oxidiert wird. Die Inkorporation von Kohlenstoff in die Zellbiomasse erfolgt auf dem Oxidationsniveau von Formaldehyd. Nach C02 ist Methan das wichtigste Treibhausgas und methanotrophe Bakterien spielen eine wesentliche Rolle bei der Reduktion von Methanemissionen. Es wird angenommen, dass die Oxidation von Methan in anaeroben Habitaten durch ein Konsortium von Methanogenen und Sulfatreduzierern durchgeführt wird. Methan ist 26-30 Mal effektiver in der Absorption und Refektion von langwelliger Strahlung als C02, und daher verringert eine Oxidation von Methan den Treibhauseffekt beträchtlich. Mülldeponien produzieren ca. 10% des in die Atmosphäre gelangenden Methans, und es wurde gezeigt, dass Abdeckschichten von Mülldeponien methanotrophe Populationen mit einem hohen Methanoxidationspotenzial enthalten. Um die Fähigkeit von methanotrophen Bakterien, Methan zu oxidieren, zur Verringerung des Treibhauseffektes, voll zum Einsatz zu bringen, sind detaillierte Analysen bezüglich ihrer Diversität und Ökologie notwendig. Derartige Studien wurden vielfach durchgeführt, die aber durch das Fehlen von einfachen, standardisierbaren Methoden, die ebenso einen hohen Durchsatz ermöglichen, nicht in die Praxis umgesetzt werden konnten. Daher sind immer noch nur eingeschränkt Informationen über ökologische Nischen, die von verschiedenen bakteriellen Spezies und Genera besiedelt werden, verfügbar. Ein derartiges Wissen ist jedoch Voraussetzung zur Entwicklung von neuen Strategien zur Verringerung der Methanemission. Die Expertise unseres Forschungsteams soll in diesem Projekt dazu genutzt werden, einen DNA Chip zur raschen und detaillierten Analyse der Diversität und Funktion von methanotrophen Gemeinschaften, zu entwickeln. Der entwickelte DNA Chip soll zuerst an Bodenproben aus Experimenten, die die Untersuchung von Mülldeponien zum Inhalt haben, getestet werden. Die erhaltenen Daten zur Diversität und Funktion der methanotrophen Gemeinschaft in ihrem natürlichen Habitat werden es erstmals ermöglichen bestimmte Spezies zu ökologischen Nischen zuzuordnen. Weiters soll die gegenwärtige Theorie bezüglich der anaeroben Methanoxidation überprüft werden. Das erhaltene Wissen soll dazu eingesetzt werden, neue Praktiken zur Verringerung der Methanoxidation für Betreiber von Mulldeponien auszuarbeiten. Ebenso soll der entwickelte DNA Chip zur Untersuchung schon analysierter Proben verwendet werden, um erweiterte Kenntnisse über die Zugehörigkeit von bakteriellen Spezies zu ökologischen Nische zu erhalten.