Investigations on the comunity metabolism in anaerobe dechlorination  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
75790
Type K
Principal investigator Márialigeti, Károly
Title in Hungarian A közösségi anyagcsere vizsgálata anaerob deklorináció során
Title in English Investigations on the comunity metabolism in anaerobe dechlorination
Keywords in Hungarian közösségi anyagcsere, anaerob, deklorináció, molekuláris ökológia
Keywords in English community metabolism, anaerobe, dechlorination, molecular ecology
Discipline
Environmental biology, ecotoxicology (Council of Complex Environmental Sciences)50 %
Ortelius classification: Biodegradation
Microbiology: virology, bacteriology, parasitology, mycology (Council of Medical and Biological Sciences)40 %
Ortelius classification: Microbiology
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)10 %
Ortelius classification: Molecular markers and recognition
Panel Ecology and evolution 1
Department or equivalent Department of Mikrobiology (Eötvös Loránd University)
Participants Kériné dr. Borsodi, Andrea
Mészáros, Éva
Mohr, Anita
Nagymáté, Zsuzsanna
Palatinszky, Márton
Révész, Sára
Romsics, Csaba
Sipos, Rita
Starting date 2008-10-01
Closing date 2013-03-31
Funding (in million HUF) 31.000
FTE (full time equivalent) 17.51
state closed project
Summary in Hungarian
Rövidszénláncú alifás klórozott szénhidrogének gyakori talajvízszennyezők Magyarországon. A perklóretilén (PCE) és a triklóretilén (TCE) biológiai lebontása hatékony folyamat, de nagy sebességbeli különbségek adódhatnak a különböző szennyezett területeken.
A közvetlen anaerob reduktív deklorináció során a klórozott vegyületek elektron akceptorként szolgálnak, elektron donorként a hidrogén vagy kis molekulatömegű szerves vegyületek szerepelnek. Ahhoz, hogy a folyamat végbemenjen, a deklorináló baktériumoknak sikeresen felül kell kerekedniük más, kompetítor mikrobákon, melyek szintén hidrogént és más egyszerű szerves vegyületeket hasznosítanak.
A különböző szennyezett területekről származó mikrobaközösségek szerkezetét és tagjainak szerepét jól körülhatárolt laboratóriumi körülmények között (ökoszisztéma szelekciós kísérletek) szándékozunk vizsgálni, polifázikus (tenyésztésen alapuló és molekuláris mikrobiológiai) módszerekkel.
Célunk, a sikeres deklorináló közösség összetételének vizsgálata, a tagok szerepének meghatározása, a deklorináló baktériumok és a deklorináció folyamatában közvetett módon részt vevő szervezetek között kialakuló anyagcsere-kapcsolatok megértése. Szándékunkban áll nyomon követni a különböző elektron donorok és akceptorok hatására bekövetkező változásokat a deklorináló közösség szerkezetében és aktivitásában.
Summary
Chlorinated solvents, such as trichloroethylene (TCE) are highly dangerous environmental pollutants because of their physico-chemical and biological properties and effects. Biological dechlorination of perchloroethylene (PCE) and trichloroethylene (TCE) can be an important mechanism; although significant variations in the rates and extent of dechlorination at different sites have occurred.
In direct anaerobic reductive dechlorination, the chlorinated compound serves as the electron acceptor, and hydrogen or low-molecular-weight organic compounds serve as the direct electron donors. To occur this process, dechlorinating bacteria have to successfully outcompete other microorganisms that also utilize hydrogen or other electron donors.
The structure and function of microbial communities in well defined laboratory models (“ecosystem selection studies”) derived from different contaminated sources can be characterized by polyphasic diversity investigations (culture-based and molecular microbial methods).
Our aim is to investigate the composition and understand the metabolic interactions of successful dechlorinating communities. We are going to follow up the changes of the dechlorinating community structure and dechlorination activity of microcosms supplied with different electron donors and acceptors.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A rövidszénláncú alifás klórozott szénhidrogének gyakori talajvízszennyezők hazánkban. A perklóretén, triklóretén biológiai bontása hatékony folyamat, mégis nagy sebességkülönbségek jellemzők különböző szennyezett területeken. A reduktív deklorinációban a klórozott vegyületek elektronakceptorok, elektrondonor a hidrogén, vagy kis molekulatömegű szerves vegyületek. A folyamat elindulásához a deklorináló baktériumoknak felül kell kerekedniük a kompetítor mikrobákon, amelyek szintén hidrogént és szerves vegyületeket hasznosítanak. Szennyezett területekről származó mikrobaközösségek szerkezetét, tagjainak szerepét laboratóriumi körülmények között polifázikus módszerekkel vizsgáltuk, új molekuláris technikákat vezettünk be a mikrobák közötti anyagcsere-kapcsolatok megértésére. Megállapítottuk, hogy sikeres deklorináló közösségben jellemző a Dehalococcoides ethenogenes dominanciája; a mikrobiális diverzitás csökkenése. A lebontás folyamatát fermentáló szervezetek jelenléte lassítja, akárcsak a kometabolikus partnerek gátlása. Hatékony bontás során biofilm kialakulása jellmező és elengedhetetlen kellő mennyiségű hozzáférhető szerves anyag jelenléte. Négy új módszert (MDA, SNuPE, SEM és FISH) optimáltunk a deklorináló mikroba közösség vizsgálatára. Megállapítottuk, hogy a valós aktivitással jobban korreláló RNS alapú vizsgálatok szükségesek a deklorinációban résztvevő mikrobiális kapcsolatok feltárásához.
Results in English
Chlorinated short chain aliphatic hydrocarbons are common groundwater pollutants in Hungary. Biological decomposition of perchloroethene and trichloroethene is effective process, though speed of decomposition extremely differ in different sites. At reductive dechlorination chlorinated hydrocarbons serve as electron acceptors, H2 or small organic compounds act as donors. At startup of degradation dechlorinating microbes have to outcompete compeptitor microbes utilising similarly H2 and organic compounds. Microbial communities originating from different polluted sites and the role of their members in the community dechlorinating metabolism were investigated under controlled laboratory microcosm experiments using polyphasic approach, and by introducing new techniques. It could be determined that effective dechlorinating communities are characterised by the dominance of Dehalococcoides ethenogenes, and a simplification of the original diversity. The presence of fermenting microbes retards the speed of degradation; the inhibition of co-metabolic partners acts similarly. Effective degradation is characterised by Dehalococcoides spp. biofilm formation, and presence of adequte available organic compounds is indispensable. Four novel methods (MDA, SNuPE, SEM and FISH) were optimised for the investigation of dechlorinating communities. RNA based investigations better correlate real activities thus their use is indispensable in the investigation of microbial metabolic interactions.
Decision
Yes





 

List of publications

  
Mészáros, É., Sipos, R., Pál, R., Romsics, Cs., Márialigeti, K.: Stimulation of trichloroethylene biodegradation in anaerobic three-phase microcosms., Biodegradation - DOI:10.1016/j.ibiod.2012.08.006, 2012
Révész, S.: Adalékanyagok hatása különböző szennyezőanyagok lebontásában, Doktori disszertáció, SZIE, Gödöllő, 2009
Varga, K., Mészáros, É., Mohr, A., Romsics, Cs., Tóth Á., Rikker, T., Márialigeti, K., Révész, S.: Cultivation-based approaches to characterization of TCE contaminated sites., Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica 56, Suppl. 106-107., 2009
Sipos, R., Mohr A., Mészáros, É., Cebe, G., Révész, S., M., Márialigeti, K.: The application of the MDA method in microbial community analysis of TCE contaminated groudwater, Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica, 56, Suppl. 240., 2009
Mészáros, É., Varga, K., Mohr, A., Rikker, T., Révész, S., Márialigeti, K.: Microbial community analysis of in-situ bioremediation TCE contaminated sites in Hungary, BAGECO 10 Conference – Bacterial Genetics and Ecology – Coexisting on a Changing Planet, Uppsala, Sweden, 2009
Révész, S., Rikker, T., Mohr, A., Mészáros É., Romsics, Cs., Tóth, Á., Márialigeti, K.: PCE-TCE bioremediációs technikák tervezésének megalapozása laboratóriumi eljárásokkal., Halogénezett szénhidrogén-szennyezések kármentesítése, KSZGYSZ konferencia, Budapest,, 2009
Mészáros, É., Cebe, G., Mohr, A., Romsics, Cs., Márialigeti, K., Sipos, R.: Complex molecular biological investigation of TCE-contaminated microcosms to reveal microbial community changes with respect to electron donor amendments., Annual Meeting of the Hungarian Society for Microbiology Keszthely, 12-15 October, 2010., 2010
Cebe, G.: Az MDA módszer alkalmazása TCE szennyezett talajvizek mikrobaközösségének vizsgálatában., Szakdolgozat. ELTE TTK, Mikrobiológiai Tanszék, Budapest, 2010
Cebe, G., Mészáros, É., Mohr, A., Romsics, Cs., Márialigeti, K., Sipos, R.: Comparison of 16S rRNA gene clone libraries with and without multiple displacement pre-amplification of TCE-contaminated groundwater., Power of Microbes in Industry and Environment 2010– Central European Symposium on Industrial Microbiology and Microbial Ecology Malinska, Croatia, 22-25 September, 2010., 2010
Mészáros, É., Cebe, G., Mohr, A., Romsics, Cs., Márialigeti, K., Sipos, R.: TCE-contaminated groundwater microbial community changes with respect to different electron donor amendments in a microcosm experiment., Power of Microbes in Industry and Environment 2010– Central European Symposium on Industrial Microbiology and Microbial Ecology Malinska, Croatia, 22-25 September, 2010., 2010
Cebe, G., Mészáros, É., Márialigeti, K., Sipos, R.: Examination of the microbial diversity of TCE-contaminated groundwater by multiple displacement pre-amplification technique., Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica - submitted, 2013
Sipos, R., Mészáros, É., Cebe, G., Mohr, A., Márialigeti, K.: TCE-contaminated groundwater microbial community changes with respect to different electron donor amendments in anaerobic microcosms, US-EC Course in Environmental Biotechnology, Lausanne, Switzerland, 9-23 July, 2011, 2011
Sipos, R., Mészáros, É., Cebe, G., Mohr, A., Pál, R., Romsics, Cs., Márialigeti, K.: Complex molecular biological investigation of TCE biodegradation with respect to electron donor amendments using anaerobic microcosms, 15th Internation Biodeterioration and Biodegradation Symposium Vienna, Austria, 19-24 September, 2011., 2011
Mészáros, É., Sipos, R., Pál, R., Romsics, Cs., Márialigeti, K.: Stimulation of trichloroethylene biodegradation in anaerobic three-phase microcosms, 15th Internation Biodeterioration and Biodegradation Symposium Vienna, Austria, 19-24 September, 2011., 2011
Mohr, A., Mészáros, É., Rikker, T., Márialigeti, K., Révész, S.: Monitoring of bacterial community changes during in situ biostimulation process of a TCE contaminated site in Hungary: a pilot-scale study., Environmental Science and Technology - submitted, 2013
Sipos, R., Mészáros, É., Cebe, G., Mohr, A., Pál, R., Romsics, Cs., Márialigeti, K.: Complex molecular biological investigation of TCE biodegradation with respect to electron donor amendments using anaerobic microcosms., előkészületben, 2013
Mészáros É.: Klórozott szénhidrogének bioremediációjának vizsgálata molekuláris biológiai módszerekkel, ELTE TTK, 2013




 

Events of the project

  
2012-06-28 12:27:55
Résztvevők változása
2011-06-02 22:28:24
Résztvevők változása
2009-02-04 11:28:02
Résztvevők változása



Back »