PD Dr. Eva Spieck
Die biologische Oxidation von Ammoniak zu Nitrit und weiter zu Nitrat ist von grundlegender Bedeutung für die Aufrechterhaltung des Stickstoffkreislaufs in natürlichen und künstlichen Ökosystemen. Wir sind daran interessiert, die Diversität von nitrifizierenden Mikroorganismen aus gemäßigten und extremen Lebensräumen in kultivierungsabhängigen und molekularen Studien zu untersuchen.
Eines unserer Hauptforschungsgebiete ist die selektive Anreicherung neuer Nitritoxidanten. Einen typischen Lebensraum für bislang unbekannte Nitrifikanten bilden geothermale Standorte. Ein häufiger Vertreter aus heißen Quellen, N. calida wurde kürzlich von uns isoliert. Weiterhin haben wir ‚Candidatus Nitrososphaera gargensis’, ein moderat thermophiles Ammoniak oxidierendes Archaeon aus der heißen Garga Quelle in Sibirien charakterisiert und das komplette Genom annotiert.
In 2007 haben wir ein bislang unbekanntes kälteadaptiertes Betaproteobakterium aus Permafrost-beeinflussten Böden in der sibirischen Arktis als ‚Candidatus Nitrotoga arctica’ beschreiben können. Dieser Nitritoxidant coexistiert zusammen mit Nitrospira und Nitrobacter auch im Belebtschlamm.
In Abwasser-relevanten Fragestellungen konnten wir zeigen, dass die Gemeinschaft der Nitritoxidanten hauptsächlich durch die Belastung an Nitrit und die Temperatur beeinflusst wird. Anhand mehrerer neuer Nitrospira Isolate haben wir die ökologische Nischenbildung in Abhängigkeit verschiedener Umweltparameter aufklären können.
Nitrifizierende Biofilme spielen auch in Biofiltern von Aquakulturanlagen eine große Rolle, wo sich Ammoniakoxidanten und Nitritoxidanten auf Füllkörpern ansiedeln. Hier untersuchen wir die Effizienz der Nitrifikation in Abhängigkeit von der Belastung und verschiedenen Betriebsparametern.
In kinetischen Experimenten haben wir die Substrataffinität von Nitritoxidanten analysiert und konnten zeigen, dass der Km-Wert für Nitrit von Nitrospira und Nitrotoga wesentlich niedriger ist als der von Nitrobacter, der hingegen die höchste maximale Aktivität Vmax zeigte.