Project
Title
Abbauwege pflanzlicher Biomasse in Biogasreaktoren - Etablierung der Stabile-Isotopen-Markierung zur kultivierungsunabhängigen Ermittlung der vorrangig am Abbauprozess beteiligten Mikroorganismen. Teilvorhaben 1
Acronym
BIOGAS-SIP
Start
01.08.2011
End
30.11.2013
Coordinating Institute
Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB)
Coordinator
Partner
Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie
Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung e.V. (ZALF)
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität
Summary
In Biogasreaktoren wird pflanzliche Biomasse durch eine artenreiche und dynamische Gemeinschaft der unterschiedlichsten Mikroorganismen abgebaut. Dabei erfolgt der primäre Aufschluss der Biomasse und die Vergärung der Inhaltsstoffe durch Bakterien, die Methanbildung aus den Endprodukten der bakteriellen Gärung dagegen durch Archaeen. Welche Mikroorganismen genau an der Entstehung von Biogas beteiligt sind, ist jedoch in weiten Teilen unbekannt. Da Kultivierungsversuche immer zu einer Diskriminierung wesentlicher Anteile der mikrobiellen Gemeinschaft führen, sollen in diesem Forschungsvorhaben erstmals die cellulolytisch aktiven Mikroorganismen in situ identifiziert werden. Hierzu soll die Technik der Stabile-Isotopen-Markierung (SIP) genutzt werden. SIP ermöglicht als einziges Verfahren die artgenaue Identifizierung der vorrangigen Nutzer des in den Pflanzen gespeicherten Kohlenstoffs. Hierfür wird Mais erzeugt, in welchem das natürlich vorkommende, nicht radioaktive Kohlenstoff-Isotop 13C durch Begasung mit 13CO2 angereichert wird. Dieses Pflanzenmaterial soll dann in miniaturisierten Gärtests fermentiert werden. Mikroorganismen, welche primär am Aufschluss und an der Umsetzung der Biomasse beteiligt sind, verwenden die markierten Kohlenstoffverbindungen aus dem Pflanzensubstrat auch zur Synthese von DNA. Die Isolierung und molekulare Analyse der mikrobiellen DNA ermöglicht dann eine genaue Identifizierung der beteiligten Mikroorganismen. In diesem Vorhaben soll die SIP als neuartiges Verfahren zur Charakterisierung der Biogas-Mikrobiologie etabliert werden. Mittels SIP soll eine Inventarisierung der primären Vergärer der Biogasfermentation erfolgen. Zudem soll der Einfluss von verschiedenen Prozessparametern wie Temperatur und Art des Cosubstrates auf die mikrobielle Gemeinschaft untersucht werden.
Funding
Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH)
Funding agency
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)
Grant agreement number
22006511
Funding framework
Förderprogramm "Nachwachsende Rohstoffe"