The Drilosphere as a Driver of Microbial Metabolism of Herbicides in Soil: Linking Processes with Populations

DFG HO4020/1-2

Von 10/2010

Projektleiter: Marcus A. Horn, Harold L. Drake
Mitarbeiter: Anja Dallinger

Die Anwendung von Herbiziden ist in der Landwirtschaft weit verbreitet. Der Abbau von Phenoxyalkansäure (PAS) Hebiziden wird in der Drilosphäre (d.h., Darminhalt, Kot und Gänge von Regenwürmern) katalysiert. Gangwände sind Grenzflächen in Böden mit einer Fläche von bis zu 1.2 m2 m-3 mit hohen aeroben PAS Herbizid Umsätzen. Der Regenwurm-Ökotyp (d. h., epigäische, endogäische, oder anözische Arten) könnte die Intensität der Regenwurmgang-bildung und damit den Herbizidabbau im Boden beeinflussen. Der Einfluß des Wurm-Ökotypes auf den Herbizidabbau in Böden ist bislang jedoch nicht bekannt. Abbauwege vieler Herbizide, beteiligte strukturelle Gene, und in der Drilosphäre am Abbau beteiligte Organismen sind sehr schlecht untersucht. Aufgrund dieser Unzulänglichkeiten werden folgende Hypothesen getestet: (i) die Drilosphäre beherbergt bislang unbekannte, hoch aktive Prokaryoten die das Herbizid Bentazon umsetzen, und (ii) der Regenwurm-Ökotyp beeinflußt den Abbau von PAS, 2,4-Dichlorphenol und Bentazon. Zwischen- und Endprodukte werden mittels Hochdruck-flüssigkeitschromatographie und Szintillationszählung bestimmt. Am Herbizidabbau beteiligte Strukturgene werden mit subtraktiver Transkriptomanalysen und 454 Pyro-Sequenzierung identifiziert. 16S rRNA basiertes „Stable Isotope Probing”, Quantifizierung struktureller Gene mittels quantitativer PCR, “Most Probable Number” Analysen und Isolierungsmethoden sollen zur Identifikation und Charakterisierung der prozeß-assoziierten, mikrobiellen Populationen eingesetzt werden.

Publikationsliste dieses Projekts

Dallinger, A; Horn, MA: Agricultural Soil and Drilosphere as Reservoirs of New and Unusual Assimilators of 2,4-Dichlorophenol Carbon, Environmental Microbiology, 16, 84-100 (2014) -- Details
Liu, YJ; Liu, SJ; Drake, HL; Horn, MA: Consumers of 4-Chloro-2-Methylphenoxyacetic Acid from Agricultural Soil and Drilosphere Harbour cadA, r/sdpA, and tfdA-like Gene Encoded Oxygenases, FEMS Microbiology Ecology, 86, 114-129 (2013) -- Details
Liu, YJ; Zaprasis, A; Liu, SJ; Drake, HL; Horn, MA: The earthworm Aporrectodea caliginosa stimulates abundance and activity of phenoxyalkanoic acid herbicide degraders, ISME Journal, 5, 473-485 (2011) -- Details
Liu, YJ; Liu, SJ; Drake, HL; Horn, MA: Alphaproteobacteria Dominate Active 2-Methyl-4-Chlorophenoxyacetic Acid Herbicide Degraders in Agricultural Soil and Drilosphere, Environmental Microbiology, 13, 991-1009 (2011) -- Details
Zaprasis, A; Liu, YJ; Liu, SJ; Drake, HL; Horn, MA: Abundance of Novel and Diverse tfdA-like Genes, Encoding Putative Phenoxyalkanoic Acid Herbicide-Degrading Dioxygenases, in Soil, Applied and Environmental Microbiology, 76 (1), 119-128 (2010) -- Details
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