Hydrogen metabolism in the hindgut of lower termites [Elektronische Ressource] : fluxes of hydrogen-dependent and related processes and identification of the homoacetogenic microbiota / vorgelegt von Michael Pester

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• Publié le: 01 janvier 2006
• Nombre de lectures: 18
• Langue: English
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Extrait

Hydrogen metabolism in the hindgut of lower
termites
Fluxes of hydrogen-dependent and related processes and
identification of the homoacetogenic microbiota







Dissertation

zur Erlangung des Doktorgrades der Natuwissenschaften (Dr. rer. nat.)
im Fachbereich Biologie der Philipps-Universität Marburg














vorgelegt von

Michael Pester
aus Wyborg





Marburg/Lahn 2006
Die Untersuchungen zur folgenden Arbeit wurden von September 2003 bis August
2006 am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg unter
Leitung von Prof. Dr. Andreas Brune durchgeführt.





























Vom Fachbereich Biologie der Philipps-Universität Marburg als Dissertation
angenommen am: 23.09.2006


Erstgutachter: Prof. Dr. Andreas Brune
Zweitgutachter: Prof. Dr. Rudolf K. Thauer


Tag der Disputation: 30.10.2006
Die in dieser Dissertation beschriebenen Ergebnisse sind in folgenden Publikationen
veröffentlicht bzw. zur Veröffentlichung vorgesehen:
Pester, M., and Brune, A. (2006) Expression profiles of fhs (FTHFS) genes support
the hypothesis that spirochaetes dominate reductive acetogenesis in the hindgut of
lower termites. Environ. Microbiol. 8: 1261–1270. Hydrogen production and efficient recycling during
symbiotic lignocellulose degradation in termites. (In Vorbereitung).
Pester, M., Tholen, A., Friedrich, M. W., and Brune, A. Methane oxidation in
termite hindguts – absence of evidence and evidence of absence. (In
Vorbereitung).


Weiterhin ist folgender Übersichtsartikel (Review) Bestandteil dieser Dissertation:
Brune, A., and Pester, M. (2005) In situ measurements of metabolite fluxes:
microinjection of radiotracers into insect guts and other small compartments. In
Methods in Enzymology. Leadbetter, J. R. (ed). London: Elsevier, pp. 200–212. Erklärung
Ich versichere, dass ich meine Dissertation

„Hydrogen metabolism in the hindgut of lower termites – fluxes of hydrogen-
dependent and related processes and identification of the homoacetogenic
microbiota”

selbständig und ohne unerlaubte Hilfe angefertigt habe und mich keiner als der von
mir ausdrücklich bezeichneten Quellen und Hilfen bedient habe. Diese Dissertation
wurde in der jetzigen oder einer ähnlichen Form noch bei keiner anderen
Hochschule eingereicht und hat noch keinen sonstigen Prüfungszwecken gedient.



Marburg, August 2006
Danksagung
An erster Stelle möchte ich mich bei meinem Doktorvater Prof. Dr. Andreas Brune
für die Überlassung des Themas sowie die stets offene Tür bei Fragen als auch den
Freiraum für die Entfaltung eigener Ideen bedanken.
Herrn Prof. Dr. Rudolf K. Thauer danke ich für die Übernahme des
Zweitgutachtens, Herrn Prof. Dr. Ralf Conrad danke ich für die Möglichkeit in
seiner Abteilung zu arbeiten.
Weiterer Dank gilt allen Mitgliedern der „Termitengruppe“ für die gute und fröhliche
Arbeitsatmosphäre. Im Besonderen danke ich unserer TA Katja Meuser für das
reibungslose Managen der vielen kleinen Dinge ohne die ein Labor nicht
funktioniert.
Ebenso möchte ich Jared R. Leadbetter und Judith Korb für die Bereitstellung von
Termiten danken.
Mein letzter und größter Dank gilt meiner Familie und meiner Freundin für die
Unterstützung und Standhaftigkeit in manchmal nicht einfachen Jahren. Table of contents
1 Introduction 1
Lower termites and their intriguing biology 1
Historical aspects of termite microbiota research 2
Contribution of the termite to wood degradation 2
Contribution of the hindgut microbiota to the symbiosis 4
Current understanding of the metabolic network in the hindgut 7
The aims of this study 9
References 10
2 In situ measurements of metabolite fluxes: microinjection of
radiotracers into insect guts and other small compartments15
Abstract15
Introduction15
Theoretical background 16
Practical example 18
Experimental setup 19
Microinjection into termite guts 23
References 25
3 Hydrogen production and efficient recycling during symbiotic
lignocellulose degradation in termites 27
Abstract27
Introduction27
Results29
Discussion37
Materials and methods 42
References 45
4 Methane oxidation in termite hindguts – absence of evidence
and evidence of absence 49
Abstract49
Introduction 49
Results50
Discussion54
Materials and methods 58
References59
5 Expression profiles of fhs (FTHFS) genes support the hypothesis
that spirochetes dominate reductive acetogenesis in the hindgut
of lower termites 65
Abstract 65
Introduction65
Results67
Discussion72
Materials and methods 75
References78
6 Supporting material 83
Hindgut metabolite pools in vivo compared to embedded guts 83
Microinjection of malate and succinate 87
Construction of polyribonucleotide probes targeting fhs-mRNA 89
References 92
7 Discussion93
The role of hydrogen 93
Emerging model of lignocellulose degradation 95
Spirochetes drive reductive acetogenesis 97
Applied aspects of termite gut research 98
Outlook99
References100
Summary 105
Zusammenfassung 107
Publikationsliste 109
Abgrenzung der Eigenleistung 111