Lehmän pötsistä hiilimonoksidi- ja hiilidioksidirikastuksen kautta eristettyjen bakteerien fenotyyppinen sekä molekyylibiologinen karakterisointi: Pro gradu

Vera-Maria Martomaa

Lehmän pötsistä hiilimonoksidi- ja hiilidioksidirikastuksen kautta eristettyjen bakteerien fenotyyppinen sekä molekyylibiologinen karakterisointi: Pro gradu

Vera-Maria Martomaa

VTT Technical Research Centre of Finland

Research output: Thesis › Master's thesis

Abstract

Gradutyö suoritettiin VTT Biotekniikan Gasferm-projektissa. Projekti oli Tekniikan kehittämiskeskuksen (Tekes) ja yksityisen yrityksen rahoittama projekti, jonka tavoitteena oli luoda pohjaa lignoselluloosan biokonversiolle etanoliksi. Gradutyön päätavoite oli hiilimonoksidia ja/tai dioksidia hiilenlähteenään käyttävien bakteerien eristäminen lehmän pötsistä. Työn alatavoitteina oli eristettyjen bakteerien ominaisuuksien sekä kaasumaisten substraattien käyttökyvyn tutkiminen. Lisäksi työssä tutkittiin mikrobipopulaation muutosta rikastusprosessin aikana. Kirjallisuusosiossa kartoitettiin bakteerien hiilimonoksidin ja hiilidioksidin käyttöä ja niiden kiertoa maapallolla. Osiossa kuvattiin perustiedot asetogeenisistä bakteereista ja niiden ekologiasta. Pötsin toimintaa sekä pötsimikrobiston koostumusta selvitettiin vertaillen tutkimuksia, joista on eristetty ja kuvattu märehtijöiden pötsistä asetogeenisiä bakteereja. Lisäksi käsiteltiin työn kannalta oleellisia mikrobiston karakterisointimenetelmiä. Kokeellisessa osassa eristettiin lehmän pötsinesteestä isolaatteja hiilimonoksidi- ja hiilidioksidirikastusviljelmän kautta. Eristetyt isolaatit ryhmiteltiin hapensietotestin sekä RAPD-PCR:n sormenjälkikuvioiden perusteella. Jatkokarakterisointiin valitut kannat tunnistettiin käyttäen fenotyyppisiä ja molekyylibiologisia (ribotyypitys ja 16S rRNA geenin sekvensointi) menetelmiä. Yhden kannan kykyä kasvaa hiilimonoksidi ja hiilidioksidi ainoana hiilenlähteenään tutkittiin kasvattamalla sitä anaerobisesti minimialustalla muunnetussa kaasuatmosfäärissä. Populaatiomuutoksia rikastusviljelyn aikana tutkittiin PCR-DGGE:n avulla. Pötsinesteestä eristettiin yhteensä 170 bakteeri-isolaattia, joista hapensietotestin perusteella 24 kasvoi paremmin anaerobisesti kuin aerobisesti. RAPD-PCR:n sormenjälkikuvioiden perusteella nämä 24 isolaattia kuuluivat kolmeen eri sormenjälkityyppiin. Näistä kolmesta RAPD-tyypistä jatkokarakterisoitiin kolme kantaa. Ribotyypityksellä ja API 20Strep-identifiointiliuskoilla kannoille ei saatu luotettavaa lajitunnistusta. 16S rRNA:n geenin sekvensoinnin perusteella kannat osoittautuivat Streptococcus bovis-, Streptococcus ferus- ja Streptococcus macedonicus -lajien kannoiksi. S. bovis -kanta valittiin kaasujen käyttökokeeseen. Kanta ei kokeen perusteella käyttänyt hiilimonoksidia tai hiilidioksidia hiilenlähteenään. Rikastusviljelmissä havaittiin PCR-DGGE -menetelmällä monimuotoinen sormenjälki koko rikastuksen ajan. Streptokokit ovat yleisiä pötsistä eristettyjä bakteereja, joilla ei ole todettu olevan asetyylikoentsyymi-A-reittiä. Niiden ei ole myöskään todettu käyttävän kaasumaisia substraatteja hiilenlähteinään. Käytetty rikastusmenetelmä valikoi luultavasti nopeasti kasvavia ja niukkaravinteiseen alustaan tyytyviä bakteereja. Lisäksi eristysvaihe saattoi valikoida streptokokkeja. PCR-DGGE analyysissä havaittu bakteeripopulaation monimuotoisuus viittaa siihen, ettei eristysvaiheessa saatu riittävän hyvin erotettua mahdollisesti pienempinä pitoisuuksina esiintyneitä bakteerilajeja.

Original language	Finnish
Qualification	Master Degree
Awarding Institution	University of Helsinki
Place of Publication	Helsinki
Publisher	University of Helsinki
Publication status	Published - 2004
MoE publication type	G2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis

Keywords

RAPD
PCR-DGGE

Cite this

@mastersthesis{89fccda5005a408bbab082e85f65c78f,

title = "Lehm{\"a}n p{\"o}tsist{\"a} hiilimonoksidi- ja hiilidioksidirikastuksen kautta eristettyjen bakteerien fenotyyppinen sek{\"a} molekyylibiologinen karakterisointi: Pro gradu",

abstract = "Graduty{\"o} suoritettiin VTT Biotekniikan Gasferm-projektissa. Projekti oli Tekniikan kehitt{\"a}miskeskuksen (Tekes) ja yksityisen yrityksen rahoittama projekti, jonka tavoitteena oli luoda pohjaa lignoselluloosan biokonversiolle etanoliksi. Graduty{\"o}n p{\"a}{\"a}tavoite oli hiilimonoksidia ja/tai dioksidia hiilenl{\"a}hteen{\"a}{\"a}n k{\"a}ytt{\"a}vien bakteerien erist{\"a}minen lehm{\"a}n p{\"o}tsist{\"a}. Ty{\"o}n alatavoitteina oli eristettyjen bakteerien ominaisuuksien sek{\"a} kaasumaisten substraattien k{\"a}ytt{\"o}kyvyn tutkiminen. Lis{\"a}ksi ty{\"o}ss{\"a} tutkittiin mikrobipopulaation muutosta rikastusprosessin aikana. Kirjallisuusosiossa kartoitettiin bakteerien hiilimonoksidin ja hiilidioksidin k{\"a}ytt{\"o}{\"a} ja niiden kiertoa maapallolla. Osiossa kuvattiin perustiedot asetogeenisist{\"a} bakteereista ja niiden ekologiasta. P{\"o}tsin toimintaa sek{\"a} p{\"o}tsimikrobiston koostumusta selvitettiin vertaillen tutkimuksia, joista on eristetty ja kuvattu m{\"a}rehtij{\"o}iden p{\"o}tsist{\"a} asetogeenisi{\"a} bakteereja. Lis{\"a}ksi k{\"a}siteltiin ty{\"o}n kannalta oleellisia mikrobiston karakterisointimenetelmi{\"a}. Kokeellisessa osassa eristettiin lehm{\"a}n p{\"o}tsinesteest{\"a} isolaatteja hiilimonoksidi- ja hiilidioksidirikastusviljelm{\"a}n kautta. Eristetyt isolaatit ryhmiteltiin hapensietotestin sek{\"a} RAPD-PCR:n sormenj{\"a}lkikuvioiden perusteella. Jatkokarakterisointiin valitut kannat tunnistettiin k{\"a}ytt{\"a}en fenotyyppisi{\"a} ja molekyylibiologisia (ribotyypitys ja 16S rRNA geenin sekvensointi) menetelmi{\"a}. Yhden kannan kyky{\"a} kasvaa hiilimonoksidi ja hiilidioksidi ainoana hiilenl{\"a}hteen{\"a}{\"a}n tutkittiin kasvattamalla sit{\"a} anaerobisesti minimialustalla muunnetussa kaasuatmosf{\"a}{\"a}riss{\"a}. Populaatiomuutoksia rikastusviljelyn aikana tutkittiin PCR-DGGE:n avulla. P{\"o}tsinesteest{\"a} eristettiin yhteens{\"a} 170 bakteeri-isolaattia, joista hapensietotestin perusteella 24 kasvoi paremmin anaerobisesti kuin aerobisesti. RAPD-PCR:n sormenj{\"a}lkikuvioiden perusteella n{\"a}m{\"a} 24 isolaattia kuuluivat kolmeen eri sormenj{\"a}lkityyppiin. N{\"a}ist{\"a} kolmesta RAPD-tyypist{\"a} jatkokarakterisoitiin kolme kantaa. Ribotyypityksell{\"a} ja API 20Strep-identifiointiliuskoilla kannoille ei saatu luotettavaa lajitunnistusta. 16S rRNA:n geenin sekvensoinnin perusteella kannat osoittautuivat Streptococcus bovis-, Streptococcus ferus- ja Streptococcus macedonicus -lajien kannoiksi. S. bovis -kanta valittiin kaasujen k{\"a}ytt{\"o}kokeeseen. Kanta ei kokeen perusteella k{\"a}ytt{\"a}nyt hiilimonoksidia tai hiilidioksidia hiilenl{\"a}hteen{\"a}{\"a}n. Rikastusviljelmiss{\"a} havaittiin PCR-DGGE -menetelm{\"a}ll{\"a} monimuotoinen sormenj{\"a}lki koko rikastuksen ajan. Streptokokit ovat yleisi{\"a} p{\"o}tsist{\"a} eristettyj{\"a} bakteereja, joilla ei ole todettu olevan asetyylikoentsyymi-A-reitti{\"a}. Niiden ei ole my{\"o}sk{\"a}{\"a}n todettu k{\"a}ytt{\"a}v{\"a}n kaasumaisia substraatteja hiilenl{\"a}htein{\"a}{\"a}n. K{\"a}ytetty rikastusmenetelm{\"a} valikoi luultavasti nopeasti kasvavia ja niukkaravinteiseen alustaan tyytyvi{\"a} bakteereja. Lis{\"a}ksi eristysvaihe saattoi valikoida streptokokkeja. PCR-DGGE analyysiss{\"a} havaittu bakteeripopulaation monimuotoisuus viittaa siihen, ettei eristysvaiheessa saatu riitt{\"a}v{\"a}n hyvin erotettua mahdollisesti pienempin{\"a} pitoisuuksina esiintyneit{\"a} bakteerilajeja.",

keywords = "RAPD, PCR-DGGE",

author = "Vera-Maria Martomaa",

note = "CA: BEL pro gradu Helsingin yliopisto, Soveltavan kemian ja mikrobiologian laitos 76 s. + liitt. 14 s.",

year = "2004",

language = "Finnish",

publisher = "University of Helsinki",

address = "Finland",

school = "University of Helsinki",

}

TY - THES

T1 - Lehmän pötsistä hiilimonoksidi- ja hiilidioksidirikastuksen kautta eristettyjen bakteerien fenotyyppinen sekä molekyylibiologinen karakterisointi

T2 - Pro gradu

AU - Martomaa, Vera-Maria

N1 - CA: BEL pro gradu Helsingin yliopisto, Soveltavan kemian ja mikrobiologian laitos 76 s. + liitt. 14 s.

PY - 2004

Y1 - 2004

N2 - Gradutyö suoritettiin VTT Biotekniikan Gasferm-projektissa. Projekti oli Tekniikan kehittämiskeskuksen (Tekes) ja yksityisen yrityksen rahoittama projekti, jonka tavoitteena oli luoda pohjaa lignoselluloosan biokonversiolle etanoliksi. Gradutyön päätavoite oli hiilimonoksidia ja/tai dioksidia hiilenlähteenään käyttävien bakteerien eristäminen lehmän pötsistä. Työn alatavoitteina oli eristettyjen bakteerien ominaisuuksien sekä kaasumaisten substraattien käyttökyvyn tutkiminen. Lisäksi työssä tutkittiin mikrobipopulaation muutosta rikastusprosessin aikana. Kirjallisuusosiossa kartoitettiin bakteerien hiilimonoksidin ja hiilidioksidin käyttöä ja niiden kiertoa maapallolla. Osiossa kuvattiin perustiedot asetogeenisistä bakteereista ja niiden ekologiasta. Pötsin toimintaa sekä pötsimikrobiston koostumusta selvitettiin vertaillen tutkimuksia, joista on eristetty ja kuvattu märehtijöiden pötsistä asetogeenisiä bakteereja. Lisäksi käsiteltiin työn kannalta oleellisia mikrobiston karakterisointimenetelmiä. Kokeellisessa osassa eristettiin lehmän pötsinesteestä isolaatteja hiilimonoksidi- ja hiilidioksidirikastusviljelmän kautta. Eristetyt isolaatit ryhmiteltiin hapensietotestin sekä RAPD-PCR:n sormenjälkikuvioiden perusteella. Jatkokarakterisointiin valitut kannat tunnistettiin käyttäen fenotyyppisiä ja molekyylibiologisia (ribotyypitys ja 16S rRNA geenin sekvensointi) menetelmiä. Yhden kannan kykyä kasvaa hiilimonoksidi ja hiilidioksidi ainoana hiilenlähteenään tutkittiin kasvattamalla sitä anaerobisesti minimialustalla muunnetussa kaasuatmosfäärissä. Populaatiomuutoksia rikastusviljelyn aikana tutkittiin PCR-DGGE:n avulla. Pötsinesteestä eristettiin yhteensä 170 bakteeri-isolaattia, joista hapensietotestin perusteella 24 kasvoi paremmin anaerobisesti kuin aerobisesti. RAPD-PCR:n sormenjälkikuvioiden perusteella nämä 24 isolaattia kuuluivat kolmeen eri sormenjälkityyppiin. Näistä kolmesta RAPD-tyypistä jatkokarakterisoitiin kolme kantaa. Ribotyypityksellä ja API 20Strep-identifiointiliuskoilla kannoille ei saatu luotettavaa lajitunnistusta. 16S rRNA:n geenin sekvensoinnin perusteella kannat osoittautuivat Streptococcus bovis-, Streptococcus ferus- ja Streptococcus macedonicus -lajien kannoiksi. S. bovis -kanta valittiin kaasujen käyttökokeeseen. Kanta ei kokeen perusteella käyttänyt hiilimonoksidia tai hiilidioksidia hiilenlähteenään. Rikastusviljelmissä havaittiin PCR-DGGE -menetelmällä monimuotoinen sormenjälki koko rikastuksen ajan. Streptokokit ovat yleisiä pötsistä eristettyjä bakteereja, joilla ei ole todettu olevan asetyylikoentsyymi-A-reittiä. Niiden ei ole myöskään todettu käyttävän kaasumaisia substraatteja hiilenlähteinään. Käytetty rikastusmenetelmä valikoi luultavasti nopeasti kasvavia ja niukkaravinteiseen alustaan tyytyviä bakteereja. Lisäksi eristysvaihe saattoi valikoida streptokokkeja. PCR-DGGE analyysissä havaittu bakteeripopulaation monimuotoisuus viittaa siihen, ettei eristysvaiheessa saatu riittävän hyvin erotettua mahdollisesti pienempinä pitoisuuksina esiintyneitä bakteerilajeja.

AB - Gradutyö suoritettiin VTT Biotekniikan Gasferm-projektissa. Projekti oli Tekniikan kehittämiskeskuksen (Tekes) ja yksityisen yrityksen rahoittama projekti, jonka tavoitteena oli luoda pohjaa lignoselluloosan biokonversiolle etanoliksi. Gradutyön päätavoite oli hiilimonoksidia ja/tai dioksidia hiilenlähteenään käyttävien bakteerien eristäminen lehmän pötsistä. Työn alatavoitteina oli eristettyjen bakteerien ominaisuuksien sekä kaasumaisten substraattien käyttökyvyn tutkiminen. Lisäksi työssä tutkittiin mikrobipopulaation muutosta rikastusprosessin aikana. Kirjallisuusosiossa kartoitettiin bakteerien hiilimonoksidin ja hiilidioksidin käyttöä ja niiden kiertoa maapallolla. Osiossa kuvattiin perustiedot asetogeenisistä bakteereista ja niiden ekologiasta. Pötsin toimintaa sekä pötsimikrobiston koostumusta selvitettiin vertaillen tutkimuksia, joista on eristetty ja kuvattu märehtijöiden pötsistä asetogeenisiä bakteereja. Lisäksi käsiteltiin työn kannalta oleellisia mikrobiston karakterisointimenetelmiä. Kokeellisessa osassa eristettiin lehmän pötsinesteestä isolaatteja hiilimonoksidi- ja hiilidioksidirikastusviljelmän kautta. Eristetyt isolaatit ryhmiteltiin hapensietotestin sekä RAPD-PCR:n sormenjälkikuvioiden perusteella. Jatkokarakterisointiin valitut kannat tunnistettiin käyttäen fenotyyppisiä ja molekyylibiologisia (ribotyypitys ja 16S rRNA geenin sekvensointi) menetelmiä. Yhden kannan kykyä kasvaa hiilimonoksidi ja hiilidioksidi ainoana hiilenlähteenään tutkittiin kasvattamalla sitä anaerobisesti minimialustalla muunnetussa kaasuatmosfäärissä. Populaatiomuutoksia rikastusviljelyn aikana tutkittiin PCR-DGGE:n avulla. Pötsinesteestä eristettiin yhteensä 170 bakteeri-isolaattia, joista hapensietotestin perusteella 24 kasvoi paremmin anaerobisesti kuin aerobisesti. RAPD-PCR:n sormenjälkikuvioiden perusteella nämä 24 isolaattia kuuluivat kolmeen eri sormenjälkityyppiin. Näistä kolmesta RAPD-tyypistä jatkokarakterisoitiin kolme kantaa. Ribotyypityksellä ja API 20Strep-identifiointiliuskoilla kannoille ei saatu luotettavaa lajitunnistusta. 16S rRNA:n geenin sekvensoinnin perusteella kannat osoittautuivat Streptococcus bovis-, Streptococcus ferus- ja Streptococcus macedonicus -lajien kannoiksi. S. bovis -kanta valittiin kaasujen käyttökokeeseen. Kanta ei kokeen perusteella käyttänyt hiilimonoksidia tai hiilidioksidia hiilenlähteenään. Rikastusviljelmissä havaittiin PCR-DGGE -menetelmällä monimuotoinen sormenjälki koko rikastuksen ajan. Streptokokit ovat yleisiä pötsistä eristettyjä bakteereja, joilla ei ole todettu olevan asetyylikoentsyymi-A-reittiä. Niiden ei ole myöskään todettu käyttävän kaasumaisia substraatteja hiilenlähteinään. Käytetty rikastusmenetelmä valikoi luultavasti nopeasti kasvavia ja niukkaravinteiseen alustaan tyytyviä bakteereja. Lisäksi eristysvaihe saattoi valikoida streptokokkeja. PCR-DGGE analyysissä havaittu bakteeripopulaation monimuotoisuus viittaa siihen, ettei eristysvaiheessa saatu riittävän hyvin erotettua mahdollisesti pienempinä pitoisuuksina esiintyneitä bakteerilajeja.

KW - RAPD

KW - PCR-DGGE

M3 - Master's thesis

PB - University of Helsinki

CY - Helsinki

ER -