Dokument: Dynamics of the bacterial community associated with Phaeodactylum tricornutum cultures: a novel approach to scaling up microalgal cultures

Titel:	Dynamics of the bacterial community associated with Phaeodactylum tricornutum cultures: a novel approach to scaling up microalgal cultures
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=40234
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20161102-091942-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Ms Moejes, Fiona Wanjiku [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 12,68 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 26.10.2016 / geändert 26.10.2016
Beitragende:	Prof. Dr. Ebenhöh, Oliver [Betreuer/Doktorvater] Dr. Maguire, Julie [Gutachter]
Stichwörter:	Diatom cultivation; microbial communities; algal biotechnology
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	The pennate diatom Phaeodactylum tricornutum is a model organism able to synthesise a number of industrially relevant molecules. Realising the industrial potential of microalgal-derived products relies on keeping largescale monocultures which are prone to contamination by other organisms. However, little is known about the identity and characteristics of the invading organisms. In nature, diatoms are not found as isolated entities but rather are active members of a complex ecosystem, which is poorly understood. Bacteria, which have co-existed with diatoms for more than 200 million years, form a crucial part of this ecosystem and have been shown to enhance the growth of diatoms. Increased understanding of the interactions could allow for the exploration of "synthetic ecology" as a novel scaling up technique. To gain insight into the dynamics of the bacterial communities associated with diatoms, the complexity of a natural system was translated into a reproducible, systematic experimental approach where the microbiome of batch grown non-axenic cultures of P. tricornutum was investigated using barcoded 16S-V6-Next-Generation-Sequencing. The results identified four main families, Alteromondaceae, Pseudoalteromonadaceae, Flavobacteriaceae and Pseudomonadaceae, were major players within the microbiome and changed in abundance over time. A network of putative interactions between P. tricornutum and each of the bacterial factions was proposed, thus providing a framework to understanding the dynamics of diatom-associated microbial communities. Species-specific co-culture experiments were carried out, which further corroborating the positive impact of bacterial co-cultivation on P. tricornutum growth efficiency. Die pennate Kieselalge Phaeodactylum tricornutum ist ein Modellorganismus, welcher in der Lage ist, eine Reihe von industriell relevanten Molekülen zu synthetisieren. Das industrielle Potenzial von Mikroalgen zur Gewinnung von relevanten Produkten beruht auf der Kultivierung von großflächigen Monokulturen. Diese sind jedoch anfällig für Verschmutzungen durch Fremdorganismen. Aktuell ist nur sehr wenig erforscht welche Arten von solchen Organismen die Monokulturen befallen und welchen Einfluss sie auf diese haben. In der Natur findet man Diatomeen nicht als isolierte Einheiten sondern sie sind aktiver Bestandteil eines komplexes Ökosystems, welches zur Zeit nur grob beschreiben ist. Bakterien leben seit mehr als 200 Millionen Jahren eng mit Diatomeen zusammen und bilden einen wichtigen Teil dieses Ökosystems. Untersuchungen auf diesem Gebiet haben gezeigt, dass Bakterien einen positiven Einfluss auf das Wachstum von Diatomeen haben können. Ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Bakterien und Diatomeen unterstützt die Erforschung der „synthetischen Ökologie” als neuartige Scaling-up-Methode. Um einen Einblick in die Dynamik der Bakteriengemeinschaft in Verbindung mit Diatomeen zu gewinnen, wurde die Komplexität eines natürlichen Systems in einem reproduzierbaren, systematischen, experimentellen Ansatz umgesetzt. Hierfür wurde das Mikrobiom von nicht axenische P. tricornutum–Kulturen über die verschiedenen Wachstumsphasen der Kieselalge mit Hilfe der 16S-V6 Next-Generation-Sequenzierung charakterisiert. Als Ergebnis konnten vier Hauptfamilien von Bakterien identifiziert werden, Alteromondaceae, Pseudoalteromonadaceae, Flavobacteriaceae und Pseudomonadaceae, die ein dynamisches Wachstum in Abhängigkeit von den Wachstumsphasen der Kieselalge aufwiesen. Weiterhin wurde ein Netzwerk möglicher Wechselwirkungen zwischen P. tricornutum und den einzelnen Bakterienfraktionen entwickelt, welches die Grundlage für das Verständnis der die Interaktion der Diatomeen und ihrer assoziierten Mikrobiome bildet. Um die positive Einflussnahme der assoziierten Bakterien zu bestätigen, wurden weitere Versuche zu artspezifischen Co-Kulturen durchgeführt. Hierdurch konnte die positive Wirkung von spezifischen Bakterien auf die Wachstumseffizienz von P. tricornutum Kulturen gezeigt werden.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	02.11.2016
Dateien geändert am:	02.11.2016
Promotionsantrag am:	30.05.2016
Datum der Promotion:	24.08.2016