Bodenschutz (Subject) / Bodenökologie und Umweltmonitoring 2.3 Messung von Populationen (Lesson)
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Bodenökologie und Umweltmonitoring
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- Welche Grundsätzlichen Methoden zur Erfassung von Bodenorganismen sind Ihnen bekannt? Direktmikroskopie kleinster Bodenproben Absammeln, Aussieben von Boden/Laubstreu Flotationsverfahren (chem.-phys. Trennung) Austreibungsverfahren trocken (Berlese, Kempson, MacFadyen) nass (O‘Connor, Baermann, Graefe) in situ mit Reizmitteln (Formalin, Senf, Strom) Bodenfallen Bodeneklektoren
- Welche Kultivierungsmethoden zur Zählung von Bodenorganismen kennen Sie? Agarplatten-Verdünnungsreihe: Durch Verdünnen wird die Organsimenkonzentration so dezimiert das diese auf einen Nährboden gegeben werden kann (ein Fleck stellt eine Kolonie da und ist repräsentativ für ein Bakterium). Danach wird die Anzahl mit dem Verdünnungsfaktor multipliziert und so die tatsächliche Anzahl von Bakterien errechnet. MPN-Verfahren: Die MPN-Methode liefert auf statistischem Wege einen groben Schätzwert der Lebendzellzahl in einer Probe. Sie findet vor allem bei sehr niedrigen Konzentrationen Anwendung, z.B. bei Wasserproben, Lebensmitteln oder pharmazeutischen Produkten. Gemessen wird die Trübung der beimpften Röhrchen unterschiedlicher Verdünnungen. Die Zahl der getrübten Röhrchen liefert den Wert. Die Anzahl der getrübten Röhrchen wird dann anschließend mit einer MPN-Tabelle verglichen welche über impierische Daten validiert worden ist. Mikroskopie
- Nennen Sie die Vor- und Nacheile der Kultivierungsverfahren! Vorteile: Kostengünstiges schnelles Verfahren eignet sich gut zum Nachweis sehr geringer Konzentrationen Nachteile: nur grober Schätzwert der Lebendzahl ungenau (da nur grober Schätzwert)
- Mikrobielle Masse CFE-Methode, Bestimmung der mikrobiellen Masse mit der Fumigation-Extraktions Methode Bodenproben mit Chloroform begasen (24 h) (Fumigation) Bodenextrakt mit Kaliumsulfat herstellen und filtrieren Filtrat auf Gehalt an organischen C analysieren (photometrische Messung mit dem C-Analysator). Kontrolle: Vergleich mit den Messungen der nicht fumigierten Proben Biomasse-C = C fum – C unfum / KECKEC = 0,45. Faktor wurde empirisch ermittelt ausUntersuchungen mit Vergleich CFI- Methode
- Methodische Voraussetzungen der SIR- und der CFE-Methode Bodenproben wurden konserviert Mikroorganismen sind nicht in der Vermehrungsphase Ausschluss der physiologischen Hemmung durch einstellen eines konstanten WG (40-60 % der FK) und einer konstanten Temperatur (-15).
- Geben Sie Typische Werte der mikrobiellen Biomasse (als Biomasse-C = Cmik) an! Ackerböden: 100…400 mg Cmik kg-1 Grünlandböden: 200…1500 mg Cmik kg-1 0-10 cm 200…500 mg Cmik kg-1 10-20 cm
- Was sind Markersubstanzen für Bodenorganismen? C, N, P – Marker bei der CFE-Methode Ergosterol – nur in Pilzen vorkommend (Plasmamembran) Phospholipid-Fettsäuren – In allen Organismen, aber jeweils spezifisch Nukleinsäuren (DNA, RNA) – In allen Organismen, hoch spezifische Bereiche – Gen-spezifische Erfassung möglich
- Erläutern Sie das Prinzip der Phospholipid-Fettsäureanalyse! Prinzip: Die Phospholipide der Zellmembranen enthalten je nach Organismengruppe unterschiedliche Fettsäurekomponenten, die als Marker nutzbar sind. Verfahren: Bodenprobe nehmen Extraktion in Chloroform-Methanol-Phosphatpuffer Zentrifugieren, erneute Extraktion Abtrennen der Phospholipide durch Chromatographie Alkalische Abspaltung der Fettsäureester Analyse mit Gaschromatograph Identifikation der Peaks
- Beschreiben sie Nukleinsäuretypen und deren Eignung als Marker! DNA – relativ stabil; alle Gene (aktiv und nicht aktiv) sowie nicht codierende Bereiche: genotypischer Marker mRNA (messenger RNA) – instabil; aktivierte („exprimierte“) Gene: phänotypischer Marker rRNA (ribosomale RNA) – instabil; Intensität der Proteinsynthese: phänotypischer Marker; hoch konservierte Bereiche: taxonomischer Marker
- Erläutern Sie was ein phänotypischer, genotypischer Marker ist! ein phänotypischer Marker (z.B. mRNA und rRNA) ist ein Marker der sich auf die Summe aller Merkmale (morphologische, physiologische und psycholgische) bezieht. ein genotypischer Marker (z.B. DNA) ist ein Marker der sich nur auf das Erbbild eines Organismus bezieht, wobei seine exakte genetische Ausstattung, der individuelle Satz von Genen (morphologischen und physiologischen Phänotyp) als Erkennungsmerkmale dienen.
- Geben Sie die Verfahrensschritte molekularbiologischer Methoden zur Untersuchung von Böden wieder! Nukleinsäure aus Bodenproben isolieren – entweder: erst Bakterien isolieren, dann Zellaufschluss – oder: Zellaufschluss im Boden, Extraktion Nukleinsäure charakterisieren – Vervielfältigung bestimmter Abschnitte (PCR, Cloning) Analyse durch: • Aufteilung nach Größe oder AT/CG-Gehalt (Fingerprinting) • Hybridiserung mit bekannten Sequenzen (Microarray u.a.) • Ermittlung des genetischen Codes (Sequenzierung)