Aktivität, Populationsdynamik und Diversität Methan oxidierender Bakterien im Reisfeld
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Philipps-Universität Marburg
Abstract
Die Methan oxidierenden Bakterien können durch
die Umsetzung von Methan die Emission dieses Treibhausgases aus
gefluteten Reisfeldern deutlich verringern. Um nähere Erkenntnisse
über die Aktivität und Populationsstruktur der Methanotrophen im
Reisfeld zu erhalten, wurden Mikrokosmos- und Feldexperimente
durchgeführt. Die Ergebnisse dieser beiden Systeme waren qualitativ
gut vergleichbar. Der positive Einfluss der Reiswurzel auf die
Methanotrophen war durch die Kompartimentierung im Mikrokosmos
deutlicher nachzuweisen als im Feld. Die insitu Methanoxidation
hatte sowohl im Feld als auch im Mikrokosmos nur während der ersten
Wochen der Vegetationsperiode Einfluss auf die Methanemissionen.
Dagegen blieben die Initialraten in Messungen der potentiellen
Methanoxidation in Bodensuspensionen auch nach Abnahme der
Aktivität in-situ anhaltend hoch. Dies wies auf eine in-situ
Limitierung der Methan oxidierenden Bakterien hin, die auf einen
Mangel an leichtverfügbaren Stickstoffverbindungen zurückgeführt
werden konnte. Die Zellzahl der Methanotrophen nahm während des
Wachstums der Reispflanze besonders in Rhizoplane und Homogenisat
der Wurzel, aber auch im durchwurzelten Boden zu. Im Mikrokosmos
konnte eine in-situ Dominanz der Typ II Methanotrophen in allen
Kompartimenten und über die gesamte Vegetationsperiode nachgewiesen
werden. Die Zahl der Typ I Methanotrophen erreichte nur in der
Rhizoplane Anteile von bis zu 2/3 der Gesamtpopulation. Die Wurzel
ist demnach nicht nur für den Erhalt der Grösse, sondern auch der
Diversität der Population wichtig. Im Feldversuch wurden beide
Familien in vergleichbaren Zellzahlen nachgewiesen. Die
Populationsstruktur wies trotz des Wachstums der Methanotrophen
keine ausgeprägten Änderungen auf. Für Typ II wurden beide
Gattungen (Methylosinus und Methylocystis) nachgewiesen, während
für Typ I nur zur Gattung Methylo-bacter ähnliche Sequenzen
gefunden wurden. Die Dominanz von Methylobacter könnte auf einen
Selektionsvorteil gegenüber anderen Typ I Gattungen zurück-zuführen
sein. Da Reisfelder periodisch trocken gelegt werden, erhalten
diejenigen Bodenbakterien einen Vorteil, die Trocknungsstress
überstehen können. Methylo-bacter ist die einzige Typ I Gattung mit
einem trocknungsresistenten Dauersta-dium und auch beide
nachgewiesenen Typ II Gattungen bilden entsprechende Dauerstadien.
Diese Fähigkeit ermöglichte es ihnen, im Reisfeld zu überdauern und
verdeutlichte so die selektiven Auswirkungen der Physiologie auf
die Populationsstruktur der Methan oxidierenden
Bakterien.
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