Kombination von Hungeradaptation, Stressresistenz und Fraßschutz bei marinen Bakterien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Es wurde ein kontrolliertes Modellsystem, bestehend aus dem bakterivoren, marinen Flagellaten Cafeteria roenbergensis und drei verschiedenen Bakterienstämmen, entwickelt, mit welchem Fraßversuche durchgeführt werden konnten, bei denen die Bakterien sowohl als hungeradaptierte als auch als wachsende Zellen als Nahmng offeriert wurden. Voraussetzungen waren: - die Bakterien ermöglichen maximale Wachstumsraten der Protozoen, d.h., stellen eine optimale Nahmngsquelle dar, wenn die Zellen sich in der Wachstumsphase befinden - die Bakterien durchlaufen nach Entzug der Substratzufuhr die typische Differenzierung in hungeradaptierte Zellen mit einer starken Verkleinerung der Zeilgröße und allgemeiner Stressresistenz (z.B. gegen UV oder H2O2) - die Kontaminationen mit anderen Bakterien (aus den Protozoenkulluren) kann vermieden oder zumindest kontrolliert werden durch Verwendung vorher axenisierter oder von der Begleitbakterienflora gewaschener Flagellaten. Für einige Bakterienstämme wurde die Reinheit in den Experimenten mittels Antikörperfärbung überprüft. Mit dem Bakterienstamm Photobacterium angustum (früher Vibrio angustum S14), der ein klassisches und gut untersuchtes Beispiel des „starvation-survival"-Programms darstellt, ermöglichen hungeradaptierte Bakterienzellen von sehr geringer Zellgröße genauso hohe Protozoen-Wachstumsraten wie die gleiche Biomasse großer wachsenderZellen. Hungeradaptierte Zellen von diesem Bakterienstamm haben demnach eine hohe Nahrungsqualität und besitzen keine Resistenz gegen Protozoengrazer. Damit konnte gleichzeitig das erste Mal gezeigt werden, dass es, im Gegensatz zu in der Literatur bestehenden Mutmaßungen, prinzipiell keine messbaren energetischen Nachteile für bakterivore Flagellaten gibt, wenn die Nahrung nur aus kleinen Bakterien besteht. Bei den beiden anderen Bakterienstämmen Sphingopyxis alaskensis und Vibrio vulnificus zeigten sich deutlich erniedrigte Wachstumsraten der Flagellaten mit hungeradaptierten Bakterien als Nahrung. Am drastischsten war dies mit V. vulnificus. Bei diesem Stamm ermöglichten wachsende Zellen sehr hohe Protozoenwachstumsraten während hungerdaptierte Zellen zu keinem Wachstum bzw. sogar teilweise zu einem Absterben der Flagellaten führten. Hiermit war das erste Mal ein Beispiel demonstriert worden, wo Bakterien beim Übergang zur Überdauerung von Hungerbedingungen nicht nur Resistenz gegen diverse abiotische Faktoren sondem auch gegen Protozoenfraß entwickeln. Die genauen Mechanismen dieser Resistenz sind derzeit nicht bekannt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 27. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Protozoologie; Rostock-Warnemünde, März 2008 Poster; "Differential resistance to flagellate predation of two Vibrio species subjected to carbon starvation"
R. Anderson, D. McDougald, S. Kjelleberg, K. Jürgens
- SAME - 11th Symposium on Aquatic Microbial Ecology; 2009 Piran; Slovenia, Juli 2009 Vortrag: "Are carbon starved bacteria more resistant to protist predation?"
R. Anderson, D. McDougald, S. Kjelleberg, K. Jürgens
