Die als Bioremediation bezeichnete Nutzung des metabolischen Potentials von Mikroorganismen zur Reinigung von schadstoffbelasteten Umgebungen stellt eine mögliche Alternative gegenüber physikalisch-chemischen Reinigungsmethoden dar. Insbesondere eine so erreichte Implementation von Xenobiotika-Abbau in biologische Reinigungsstufen von Abwasserreinigungsanlagen könnte eine kostengünstige Möglichkeit sein, zusätzliche Verfahrensschritte zu vermeiden. In der vorliegenden Arbeit wird die Möglichkeit untersucht, mikrobielle Abwasserbiozönosen durch horizontalen Transfer von katabolischen Plasmiden direkt in Modellreaktoren genetisch zu modifizieren und so einen Xenobiotikaabbau herbeizuführen. Hierzu wurde ein Pseudomonas putida Stamm mit einem katabolischen Plasmid als Donororganismus zu mikrobiellen Lebensgemeinschaften von schubweise beschickten Biofilmreaktoren (SBBR) im Labormaßstab zugegeben. Der konjugative Transfer der Plasmide in den mikrobiellen Biozönosen der Reaktoren wurde mit Hilfe von fluoreszenzmikroskopischen und PCR-basierenden Methoden verfolgt und mit dem Abbauverhalten der Reaktoren in Bezug auf das jeweilige Modellxenobiotikum verglichen. Das Wirtsspektrum der Plasmide wurde durch Isolation und phylogenetische Analyse von Transkonjugantenstämmen analysiert. Während das erste eingesetzte Plasmid pJP4 ein gut untersuchtes Modellplasmid für den Abbau von 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure (2,4-D) ist, wurde die Beteiligung des zweiten untersuchten Plasmids pNB2 am Abbau von 3-Chloranilin (3CA) in dieser Arbeit erstmals nachgewiesen. Mit beiden Plasmiden konnte durch den oben skizzierten Ansatz ein mit dem Auftreten von Transkonjuganten korrelierender Abbau von 2,4-D bzw. 3CA in den Labormaßstabsreaktoren erreicht werden. Für pNB2 konnte Comamonas testosteroni als im Reaktor aktive 3CA abbauende Transkonjugantenspezies identifiziert werden, während unklar ist, welches die dominanten 2,4-D abbauenden Transkonjuganten im Fall des Reaktorversuchs mit pJP4 waren. Horizontaler Gentransfer von katabolischen Plasmiden stellt daher eine Möglichkeit für die Bioaugmentation der Mikroorganismenpopulationen von Biofilmreaktoren dar. Pilotmaßstabs- und Langzeituntersuchungen sollten Stabilität der eingeführten metabolischen Funktionen unter praxisnahen Bedingungen analysieren.     «

Die als Bioremediation bezeichnete Nutzung des metabolischen Potentials von Mikroorganismen zur Reinigung von schadstoffbelasteten Umgebungen stellt eine mögliche Alternative gegenüber physikalisch-chemischen Reinigungsmethoden dar. Insbesondere eine so erreichte Implementation von Xenobiotika-Abbau in biologische Reinigungsstufen von Abwasserreinigungsanlagen könnte eine kostengünstige Möglichkeit sein, zusätzliche Verfahrensschritte zu vermeiden. In der vorliegenden Arbeit wird die Möglichkeit...     »

Bioremediation – the utilization of the metabolic potential of microorganisms to clean up contaminated environments – represents a possible alternative to physico-chemical treatment processes. In particular, an implementation of xenobiotic degradation into the biological process steps of wastewater treatment units using this approach could be a cost effective possibility to circumvent additional process steps. This work investigates the possibility of genetically modifying microbial wastewater biocoenoses by horizontal gene transfer directly within model reactors to introduce xenobiotic degrading capabilities. For this reason, a Pseudomonas putida strain containing a catabolic plasmid was added to the microbial communities of laboratory-scale sequencing batch biofilm reactors (SBBR). The conjugal transfer of the respective plasmid was followed by microscopical and PCR-based methods and compared with reactor performance regarding the degradation of the applied xenobiotic substance. In contrast to the first of the investigated plasmids, pJP4, which is a well-studied model plasmid for the degradation of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), this study shows for the first time the participation of the second plasmid under investigation, pNB2, in degradation of 3-chloroaniline (3CA). Both plasmids could be successfully applied for bioaugmentation of the microbial communities of lab-scale reactors, and the appearence of transconjugants could be correlated with an onset of the degradation of 2,4-D or 3CA, respectively. Comamonas testosteroni could be identified as the dominant 3CA-degrading pNB2 transconjugant species active in the reactor, whereas the identity of the dominant 2,4-D degrading transconjugants in the reactor experiment with pJP4 remained unclear. The results of this study show that horizontal gene transfer of catabolic plasmids represents a possibility for the bioaugmentation of microbial populations in biofilm reactors. Pilot-scale and long-term investigations should be conducted to analyse the stability of the introduced metabolic functions under application-oriented conditions.     «

Bioremediation – the utilization of the metabolic potential of microorganisms to clean up contaminated environments – represents a possible alternative to physico-chemical treatment processes. In particular, an implementation of xenobiotic degradation into the biological process steps of wastewater treatment units using this approach could be a cost effective possibility to circumvent additional process steps. This work investigates the possibility of genetically modifying microbial wastewater b...     »