Das Projekt "Bakterielle Strategien zur Verbesserung der Bioverfuegbarkeit von hydrophoben organischen Schadstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Wasserwesen, Lehrstuhl und Laboratorien für Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Die geringe Bioverfuegbarkeit von organischen Schadstoffen bereitet bei der Sanierung von belasteten Boeden oftmals Schwierigkeiten. Die meisten organischen Verunreinigungen sind hydrophob und an Bodenbestandteile sorbiert oder in den nicht waessrigen Fluessigkeitsphasen geloest. Bisher wurde versucht, die Bioverfuegbarkeit durch Ruehren oder durch die Zugabe von Tensiden zu erhoehen. Im Rahmen dieses Projektes soll der biologische Abbau von polyaromatischen Kohlenwasserstoffen (PAKs) untersucht werden. Dazu werden Bakterien verwendet, die nicht nur in der Lage sind, die Schadstoffe abzubauen, sondern auch die Faehigkeit besitzen, Stoffe, die sorbiert oder in der nichtwaessrigen Phase geloest sind, verfuegbar zu machen. Es soll untersucht werden, ob die Bakterien den Substrattransfer durch emulgierende Eigenschaften der Zelloberflaeche und/oder durch die Adhaesion an hydrophobe Teilchen, um so die Distanz zu den sorbierten Verunreinigungen zu vermindern, erhoehen. Im Rahmen dieses Projektes erfolgt eine Zusammenarbeit mit erfahrenen europaeischen Forschungsstaetten und einem Industriepartner aus dem Gebiet der biologischen Sanierung. Projektziel: Anfangs soll das Verhalten der mit GFP (green fluorescent protein) markierten Bakterien untersucht werden. Dazu werden auf eine Glasoberflaeche die PAK-Kristalle aufgebracht. Im Fliesskanal wird das Wachstum und Verhalten im Biofilm, wie z.B. die Verteilung der Bakterien, mit Hilfe des confokalen Laser-Scanning-Mikroskops (CLSM) online und in-situ verfolgt. Die Dicke des Biofilms auf den Aufwuchsflaechen soll mit Hilfe der vorhandenen Software berechnet werden. Der Einsatz des CLSM erlaubt eine Charakterisierung des Biofilms, ohne in das System einzugreifen. Weiterhin ist es moeglich, durch eine Kombination einzelner Bilder eine dreidimensionale Darstellung zu erhalten. Somit koennen Zusammenhaenge zwischen dem Abbauverhalten und der Biomasse in Biofilmen verschiedenen Alters hergestellt werden. Die erhaltenen Erkenntnisse koennen mit bereits bekannten Abbauverhalten in Fluessigkulturen verglichen werden. Bakterien, die auf den glatten Aufwuchsflaechen gute Biofilme ergaben, sollen in weiteren Versuchen auf rauhen Aufwuchsflaechen untersucht werden.
Das Projekt "Horizontaler Gentransfer in Anlagen zur biologischen Abwasserreinigung - Einfluss des Gentransfers auf Biofilme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Wasserwesen, Lehrstuhl und Laboratorien für Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Im Forschungsprojekt soll modellhaft der Gentransfer von Plasmiden anhand eines gruen-fluoreszierenden Proteins (GFP) sowohl in situ als auch in vivo und in Realzeit verfolgt werden. Dazu wird das GFP-Gen in zwei Plasmide der Inkompatibilitaetsgruppen IncQ und IncP kloniert und in die Wirtsorganismen Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens und Alcaligenes eutrophus eingebracht. Diese Plasmide haben einen breiten Wirkungskreis. Der Gentransfer kann anhand der Expression des Proteins mit dem konfokalen Lasermikroskop (CSLM), einer CCD-Kamera und der digitalen Bildverarbeitung auch in tieferen Biofilmschichten verfolgt werden. Es sollen sowohl Plasmide, die sich selbst transferieren koennen (tra+) als auch Plasmide, die mobilisiert werden muessen (tra- mob+), eingesetzt werden. Rezipienten und Donoren werden durch Hybridisierung mit fluoreszenzmarkierten Gensonden identifiziert. Ferner soll der Einfluss von Selektionsdruck auf den Gentransfer und die Genexpression untersucht werden. Dabei wird das GFP als Reporter fuer die Expression spezifischer Gene benutzt, die am Abbau von 2,4-Diphenoxyessigsaeure (2,4-D) beteiligt sind. Diese Informationen sind wichtig fuer eine optimale Prozessfuehrung in der Abwasserbehandlung und erlauben eine Einschaetzung der Moeglichkeiten zur Nutzung von genetisch modifizierten Mikroorganismen, indem das Potential des Gentransfers in Biofilmen erforscht wird. Das Vorhaben ist auch im Hinblick auf die Freisetzung genetisch veraenderter Mikroorganismen von Bedeutung, da Zellkontakt am ehesten in Biofilmen auftritt. Dies ist der erste Versuch, Gentransfer in denjenigen Organismen nachzuweisen, die sich nicht mit bekannten Methoden kultivieren lassen.
Das Projekt "Anaerobe biologische Abfallbehandlung - In-situ-Lokalisierung, Identifizierung und Quantifizierung der Mikroorganismen und biologischen Prozesse zur Verfahrensoptimierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Wasserwesen, Lehrstuhl und Laboratorien für Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Durch die In-situ-Hybridisierung mit fluoreszenzmarkierten Gensonden und die Anwendung der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie werden die Bakterienpopulationen untersucht, die am anaeroben Abbau von suspendierten Bioabfaellen beteiligt sind. Dabei werden unterschiedliche Betriebspunkte einer im Technikumsmassstab betriebenen Vergaerungsanlage bezueglich der Bakterienpopulation und der Summenparameter verglichen. Insbesondere sollen die Unterschiede einer mesophilen und einer thermophilen Biozoenose ermittelt werden. Das Ziel dieser Untersuchungen ist es, die wissenschaftlichen Voraussetzungen fuer eine Verfahrensoptimierung der Bioabfallvergaerung zu schaffen.