Schwermetallmobilisierung durch Microbacteriaceae

Schwermetall-akkumulierende Pflanzen können herangezogen warden um kontaminierte Böden zu reinigen. Dieser Prozess wird Phytoextraktion genannt und ist zwar nachhaltig, aber langsam, da die Metallaufnahme durch die schlechte Verfügbarkeit der Schwermetalle limitiert ist. Bakterien, die mit den Schwermetall-akkumulierenden Pflanzen assoziiert sind, haben das Potenzial den Phytoextraktionsprozess zu verbessern. Einerseits können sie das Pflanzenwachstum, insbesondere unter Pflanzenstress, verbessern und andererseits haben sie das Potenzial die Verfügbarkeit von Schwermetallen zu erhöhen und damit die Aufnahme in der Pflanze zu verbessern. In vorangegangenen Untersuchungen identifizierten wir Microbacteriaceae Bakterien mit solchem Schwermetallmobilierungs-Potenzial, allerdings ist der involvierte Mechanismus unbekannt. Unsere Hypothese ist, dass diese Bakterien Sekundärmetabolite produzieren, mit der die Schwermetalle mobilisiert werden. Wir werden einen Genomsequenz-basierten Ansatz kombiniert mit einer detaillierten chemischen Analyse heranziehen um die genetische Basis, die chemischen Charakteristika sowie die Produktion dieser Metabolite näher zu untersuchen. Weiters wird ihre Interaktion mit der Pflanze und ihre Bedeutung im Mobilisierungsprozess in Pflanzenexperimenten mit Salix smithiana untersucht werden.

Schwermetall-akkumulierende Pflanzen können herangezogen werden um kontaminierte Böden zu reinigen. Dieser Prozess wird Phytoextraktion genannt und ist zwar nachhaltig, aber langsam, da die Metallaufnahme durch die schlechte Verfügbarkeit der Schwermetalle limitiert ist. Bakterien, die mit den Schwermetall-akkumulierenden Pflanzen assoziiert sind, haben das Potenzial den Phytoextraktionsprozess zu verbessern. Einerseits können sie das Pflanzenwachstum, insbesondere unter Pflanzenstress, verbessern und andererseits haben sie das Potenzial die Verfügbarkeit von Schwermetallen zu erhöhen und damit die Aufnahme in der Pflanze zu verbessern. Wir untersuchten Microbacteriaceae Bakterien mit solchem Schwermetallmobilierungs-Potenzial hinsichtlich der involvierten Mechanismen. Unsere Hypothese war, dass diese Bakterien Sekundärmetabolite produzieren, mit der die Schwermetalle mobilisiert werden. Genomsequenz- und Expressionsanalysen sowie detaillierte chemische Untersuchungen ergaben, dass die untersuchten Stämme, die teilweise als neue Arten identifiziert wurden, über mehrere Gencluster verfügen, die für die Produktion von Sekundärmetaboliten verantwortlich sind. Mehrere davon werden auch unter Schwermetallbedingungen exprimiert. Die Metabolitanalysen deuten auf die Produktion eines Metallchelators hin, der in die Mobilisierung involviert sein könnte.