Einfluss mikrobieller Diversität und Biofilmbildung auf Abbaumechanismen von Mikroplastik-Partikeln in der Umwelt

Sonderforschungsbereich 1357 Mikroplastik: C04

Von 01/2019 bis 12/2022

Projektleiter: Gerhard Rambold, Marcus A. Horn, Martin Obst
Mitarbeiter: Gerasimos Gkoutselis

Mikroorganismen (MOs, Prokaryoten und Pilze) spielen eine zentrale Rolle bei der Mineralisierung von Mikroplastik (MP) in der Umwelt und stellen ein riesiges unerkanntes genetisches und metabolisches Abbau-Potenzial dar. Es ist daher das Ziel von C04, neue MP-abbauende MOs zu identifizieren, deren MP-Abbauwege aufzuklären, sowie Schlüsselenzym-kodierende Gene des MP-Abbaus und biologische Abbaumechanismen in der Umwelt zu erfassen. Reinkultur-Screenings, Abbauversuche mit Umweltproben und Identifikation von Schlüsselorganismen, stabile Isotopenbeprobung mit 13C-markiertem MP zur Verfolgung des MP-13C-Flusses und Gewinnung von Metagenomen der 13C-MP abbauenden MOs, gerichtete Isolierung, Genomik und Transkriptomik von Reinkulturen und Umweltproben sowie Genexpressionsstudien sollen am MP-Abbau beteiligte Enzym-kodierende Gene und MOs liefern. Beschleunigte Evolution wird zur Gewinnung hocheffizienter MP-abbauender MOs eingesetzt. Weiterhin wird untersucht, ob Biofilme, durch UV-absorbierende Eigenschaften, UV-abhängige Kunststoffoxidation inhibieren können und wie sich die mikrobielle Besiedlung auf die mechanische Stabilität sowie die Oberflächeneigenschaften von Kunststoffen auswirkt. Die hier gewonnenen Erkenntnisse sind zentral für den SFB 1357 und werden einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Rolle von Mikroorganismen für das Schicksal von MP in der Umwelt liefern, die Erkennung von mikrobiellen ‚hot spots‘ MP abbauender MOs in der Umwelt ermöglichen, sowie eine Grundlage für die Entwicklung MP-Abbau-beschleunigender Additive und umweltfreundlicher Kunststoffe bieten.

Homepage: https://www.sfb-mikroplastik.uni-bayreuth.de/de/index.html

Publikationsliste dieses Projekts

Gkoutselis, GM; Rohrbach, S; Harjes, J; Obst, M; Brachmann, A; Horn, M; Rambold, G: Microplastics accumulate fungal pathogens in terrestrial ecosystems, Scientific Reports (2021), doi:10.1038/s41598-021-92405-7 -- Details