TY - THES A1 - Jakobs, Desiree T1 - Mikrobieller Abbau eines im Holzschutz verwendeten metallorganischen Biozids im Boden N2 - Holz und eine Vielzahl von Holzschutzmitteln (HSM) werden im Bodenkontakt durch Eukaryonten und Prokaryonten bis zum Kohlenstoffdioxid abgebaut und zum Teil in mikrobielle Biomasse umgewandelt. Die Abbauprozesse eines HSMs, auf Basis von metallorganischem Kupfer-HDO, wurden im Rahmen dieser Arbeit durch die Verknüpfung chemischer und molekularbiologischer Techniken sowie 13C „Tracer“- Experimenten näher charakterisiert. Analysen mit sterilisiertem Boden ergaben, dass der Abbau von 13C- und 12C-Kupfer-HDO durch eine mikrobielle Gemeinschaft beschleunigt wurde. Durch Auswaschung aus geschütztem Holz können Teile des Biozids in geringen Konzentrationen in den Boden gelangen. Messungen der Biozidkonzentration mittels HPLC über die Zeit ergaben, dass das Kupfer-HDO innerhalb von wenigen Tagen im Boden abgebaut wurde. Ein Vergleich der Abbaugeschwindigkeiten zeigte, dass Kupfer-HDO als reines Biozid im Boden schneller abgebaut wird, als ein im Holz eingebetteter Bestandteil einer Holzschutzmittelformulierung. Die Analysen des respiratorisch entstandenen CO2, sowie der Veränderungen der mikrobiellen PLFA-Struktur in den Testansätzen mittels EA-IRMS- bzw. GC-C-IRMS erbrachten, dass das Kupfer-HDO sowohl anabolisch als auch katabolisch von der mikrobiellen Gemeinschaft metabolisiert wurde. Durch den Einsatz der SIP-PLFA-Technik wurde die mikrobielle Gemeinschaft charakterisiert. Mittels der Analyse des 13C-Werts in den PLFAs wurde nachgewiesen, dass der Abbau des Biozids hauptsächlich durch Gram negative Bakterien erfolgte. In den nur in geringem Maße vorhandenen Signaturfettsäuren von Pilzen und anderen Eukaryonten konnte demgegenüber keine Veränderung des 13C-Werts festgestellt werden. Dies deutet darauf hin, dass die Eukaryonten nicht am Abbau des Kupfer-HDOs beteiligt waren. Um die mikrobielle Sukzession in Bezug auf HSM zu charakterisieren, wurde die Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensgemeinschaft auf der Oberfläche von Kupfer-HDO- und Kupfer-Amin-behandelten sowie unbehandelten Holzprüfkörpern im Bodenkontakt bestimmt. Zur Aufklärung der Bedeutung des Co- Biozids HDO für die mikrobielle Lebensgemeinschaft am Holz wurde dies durch ein anderes Amin ersetzt und unter der Bezeichnung Kupfer-Amin-HSM in den Untersuchungen eingesetzt. Mit Hilfe des Fingerabdruckverfahrens T-RFLP wurde die Zusammensetzung der bakteriellen Gemeinschaftsstruktur charakterisiert. In einem Ordinatensystem wurden die Veränderungen der bakteriellen Gemeinschaftsstruktur hinsichtlich der Faktoren Inkubationszeit und HSM visualisiert. Die statistische Auswertung der Datensätze ergab, dass sich die bakterielle Gemeinschaftstruktur zwischen dem Kupfer-Amin-basierten HSM signifikant von dem Kupfer-HDO-basierten HSM unterschieden. Im Verlauf der Inkubationszeit konnten in den einzelnen Testansätzen keine statistisch signifikanten Unterschiede detektiert werden. Die Gemeinschaftsstruktur der Eukaryonten wurde mittels des SSCP-Fingerabdruckverfahrens charakterisiert. Dazu wurde die DNA von abundanten operativen taxonomischen Einheiten (OTUs), welche sich über die Zeit und im Bezug auf die verschiedenen HSM besonders stark änderten, aus den Banden in den SSCP-Gelen isoliert, kloniert und sequenziert. Entgegen den Erwartungen, unter den Eukaryonten am Holz und im angrenzenden Boden eine große Anzahl an Pilzen detektieren zu können, zeigte sich, dass nur drei Pilze an der Sukzession der eukaryontischen Gemeinschaft von Bedeutung waren. So wurde der Weißfäule erregende Basidiomycet Sphaerobolus stellatus vor allem an den H2O-behandelten Kontrollprüfkörpern nachgewiesen. Auch der Moderfäule erregende Ascomycet Lecytophora multabilis wurde vermehrt in den Kontrollen nachgewiesen. Die eukaryontische Gemeinschaft wurde von unterschiedlichen Phyla, wie Alveolata, Disicicrista, Amoebozoa, Arthropoda oder Nematoda dominiert. Von keinem dieser Organismen war aus der Literatur bekannt, dass er in der Lage ist, Holz, HSM oder einzelne Bestandteile von HSM zu metabolisieren. Diese Organismen ernähren sich in der Mehrzahl bakterivor. Dies deutet darauf hin, dass sie weniger das Kupfer- HDO abbauen, als vielmehr den Bakterienrasen beweiden, der sich auf der Oberfläche des Holzes angesiedelt hat. Mit der vorliegenden Arbeit konnte erstmals eine direkte Verbindung zwischen Organismengruppen und dem Abbau des metallorganischen Biozids Kupfer-HDO hergestellt werden. Zusätzlich wurden die zeitlichen Veränderungen der mikrobiellen Lebensgemeinschaft in Abhängigkeit von Kupfer-HDO charakterisiert. T3 - BAM Dissertationsreihe - 58 KW - mikrobielle Sukzession KW - phospholipid fatty acis (PLFA) KW - Holzschutzmittel KW - Biozidabbau KW - Kupfer-HDO (N cyclohexyl-diazeniumdioxy-)Kupfer) PY - 2010 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-1000 SN - 978-3-9813346-9-2 SN - 1613-4249 VL - 58 SP - 1 EP - 169 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-100 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jakobs, Désirée A1 - Noll, Matthias A1 - Mathies, Helena T1 - Microbial succession in response to biocide on wood in soil contact T2 - VAAM-/GBM-Jahrestagung 2008 (Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie) CY - Frankfurt am Main, Germany DA - 2008-03-09 PY - 2008 AN - OPUS4-17153 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jakobs, Désirée A1 - Mathies, Helena A1 - Pritzkow, Wolfgang A1 - Abraham, W.-R. A1 - Noll, Matthias T1 - Degradation of a biocide (Cu-HDO) in soil T2 - BAGECO 10 Conference Bacterial Genetics and Ecology CY - Uppsala, Sweden DA - 2009-06-15 PY - 2009 AN - OPUS4-19553 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jakobs, Désirée A1 - Mathies, Helena A1 - Pritzkow, Wolfgang A1 - Abraham, W.-R. A1 - Noll, Matthias T1 - Microbial degradation of a biocide (Cu-HDO) in soil contact T2 - Jahrestagung 2009 der Vereinigung für allgemeine und angewandte Mikrobiologie (VAAM) CY - Bochum, Germany DA - 2009-03-08 PY - 2009 AN - OPUS4-19082 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Jakobs, Désirée A1 - Mathies, Helena A1 - Abraham, W.-R. A1 - Pritzkow, Wolfgang A1 - Stephan, Ina A1 - Noll, Matthias T1 - Biodegradation of a biocide (Cu-N-cyclohexyldiazenium dioxide) component of a wood preservative by a defined soil bacterial community N2 - The wood protection industry has refined their products from chrome-, copper-, and arsenate-based wood preservatives toward solely copper-based preservatives in combination with organic biocides. One of these is Cu-HDO, containing the chelation product of copper and N-cyclohexyldiazenium dioxide (HDO). In this study, the fate of isotope-labeled (13C) and nonlabeled (12C) Cu-HDO incorporated in wood sawdust mixed with soil was investigated. HDO concentration was monitored by high-pressure liquid chromatography. The total carbon and the δ13C content of respired CO2, as well as of the soil-wood-sawdust mixture, were determined with an elemental analyzer-isotopic ratio mass spectrometer. The concentration of HDO decreased significantly after 105 days of incubation, and after 24 days the 13CO2 concentration respired from soil increased steadily to a maximum after 64 days of incubation. Phospholipid fatty acid-stable isotope probing (PFA-SIP) analysis revealed that the dominant PFAs C19:0d8,9, C18:0, C18:1ω7, C18:2ω6,9, C17:1d7,8, C16:0, and C16:1ω7 were highly enriched in their δ13C content. Moreover, RNA-SIP identified members of the phylum Acidobacteria and the genera Phenylobacterium and Comamonas that were assimilating carbon from HDO exclusively. Cu-HDO as part of a wood preservative effectively decreased fungal wood decay and overall microbial respiration from soil. In turn, a defined bacterial community was stimulated that was able to metabolize HDO completely. KW - 16S rRNA KW - Biocide KW - PLFA KW - Stable isotope probing KW - Soil KW - Wood preservative PY - 2010 DO - https://doi.org/10.1128/AEM.01092-10 SN - 0099-2240 VL - 76 IS - 24 SP - 8076 EP - 8083 PB - American Society for Microbiology CY - Washington, DC [u.a.] AN - OPUS4-22688 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -