Wie selektiere ich einzelne Mikroorganismen Gruppen aus mehreren oder einem Kompost 

Hierfür müsst ihr wissen, dies ist die Königsdisziplin im Growing, und nur unter bestimmten Voraussetzungen überhaupt machbar. Wir werden euch mitnehmen in die verzweigende Welt der Mikrobiologie, um euch auf dem neuesten Stand der Wissenschaft Möglichkeiten zu zeigen, welche Prozesse es gibt, um einzelne selektierte Mikroorganismenstämme zu erhalten. 

 

1. Probennahme:
   Die Probennahme von Mikroorganismen aus Komposten ist ein wichtiger Schritt bei der Identifizierung und Analyse der Mikroorganismen, die in diesem Biomaterial vorhanden sind. Hier haben wir euch einige grundlegende Schritte zusammengefasst, die bei der Selektierung von einzelnen Mikroorganismen Stämmen aus Komposten durchgeführt werden:

 

1.1 Die Probennahme von Mikroorganismen aus Komposten

a) Bestimmen Sie den Ort der Probenahme:

Wählen Sie einen repräsentativen Bereich des Komposts aus, um eine Probe zu entnehmen. Der ausgewählte Bereich sollte verschiedene Schichten und Materialien des Komposts enthalten.

 

a1) Verwenden Sie nur eine steriles Probegefäß und ein steriles Werkzeug dafür, wie z.B. eine sterile Schaufel oder ein steriles Spatel, um eine Probe des Komposts zu entnehmen. Stellen Sie wirklich sicher, dass das Werkzeug sterilisiert ist, um Verunreinigungen durch andere Mikroorganismen zu vermeiden.

 

b) Sofort-Kühlung der Proben:
Jede Probe sollte sofort nach der Entnahme gekühlt werden, um das Wachstum von Mikroorganismen zu verlangsamen und die Stabilität der Probe zu gewährleisten.

c) Jetzt Sammeln wir eine repräsentative Probe:
Diese Probe sollte aus verschiedenen Schichten des Komposts entnommen werden, um eine repräsentative Probe zu erhalten. Dies kann durch Entnahme von Proben aus verschiedenen Tiefen oder Bereichen der Kompostmasse erreicht werden. Stellen sie sicher dass wiedermal alle Werkzeuge steril waren und sie nicht die, der ersten Probe versehentlich nahmen.

c1) repräsentative Probe wiederum direkt kühlen

d) Wichtig Sammeln Sie die Proben in einer sterilen Probeentnahmeröhre:
Die Proben sollten in einer sterilen Probeentnahmeröhre gesammelt werden, um die Kontamination der Proben zu minimieren, ganz aufzuhalten wäre unseres Erachtens nicht möglich.

e) Transport der Probe: 
Die Probe sollte schnellstmöglich gekühlt durch ein Kühlpat, per Post oder ins Firmen eigene Labor transportiert werden, um eine genaue Analyse der Mikroorganismen zu gewährleisten.

 

1.2 Welche verschiedenen Mikroorganismenarten gibt es in verschiedenen Biomaterialen von Kompostenarten
Es gibt viele verschiedene Arten von Mikroorganismen, die in verschiedenen Biomaterialien von Komposten vorkommen können und die für Pflanzenwachstum und -gesundheit positiv wirken können. 

 a) Bakterien der Gattung Azotobacter - Diese Bakterien sind in der Lage, Luftstickstoff zu fixieren und ihn für Pflanzen verfügbar zu machen. Sie können in der Rhizosphäre von Pflanzen vorkommen und ihre Stickstofffixierung kann das Wachstum und die Erträge von Pflanzen verbessern. (Quelle: "Azotobacter and its significance in agriculture: a review" von M. Choudhary et al., 2012)

a1) Bakterien der Gattung Azotobacter sind am häufigsten in Böden anzutreffen. Sie kommen jedoch auch in anderen natürlichen Biomassen wie zum Beispiel Komposten, Sedimenten von Gewässern und in einigen pflanzlichen Geweben vor. 

 b) Pilze der Gattung Trichoderma - Diese Pilze sind in der Lage, Pflanzenwurzeln zu besiedeln und können dabei helfen, Krankheiten und Schädlinge abzuwehren. Sie können auch das Wurzelwachstum fördern und die Nährstoffaufnahme der Pflanze verbessern. (Quelle: "Trichoderma - a multifunctional biocontrol fungus" von V. Harman et al., 2004)

b1) Trichoderma-Pilze kommen in vielen verschiedenen Böden vor, einschließlich Agrar- und Gartenböden, Wald- und Graslandböden sowie Böden in Feuchtgebieten. Diese Pilze haben sich an unterschiedliche Umweltbedingungen angepasst und können in einem weiten pH-Bereich sowie in Böden mit verschiedenen Nährstoffgehalten gedeihen. Allerdings sind sie am häufigsten in Böden mit einer höheren Organik- und Nährstoffvielfalt zu finden, da dies die Bedingungen sind, die für ihr Wachstum und ihre Entwicklung am besten geeignet sind.)

 c) Bakterien der Gattung Bacillus - Diese Bakterien können die Verfügbarkeit von Nährstoffen für Pflanzen erhöhen und das Wurzelwachstum fördern. Sie können auch helfen, pathogene Bakterien und Pilze abzuwehren und so das Wachstum und die Gesundheit von Pflanzen zu verbessern. (Quelle: "Plant growth-promoting rhizobacteria: context, mechanisms of action, and roadmap to commercialization of biostimulants for sustainable agriculture" von A. Kumar et al., 2019)

c1) Bakterien der Gattung Bacillus können in verschiedenen Biomassen vorkommen, darunter Böden, Komposte und Pflanzenreste. Bacillus-Arten sind bekannt für ihre Fähigkeit, in extremen Umgebungen wie hohen Temperaturen, hohem Druck und hohen Salzgehalten zu überleben und zu wachsen

 d) Arbuskuläre Mykorrhiza-Pilze - Diese Pilze bilden eine symbiotische Beziehung mit Pflanzenwurzeln und können dabei helfen, Nährstoffe aus dem Boden aufzunehmen. Sie können auch das Wurzelwachstum fördern und die Pflanzen widerstandsfähiger gegen Umweltstress machen. (Quelle: "Arbuscular mycorrhizal fungi and soil microbial communities in a restored semi-arid shrubland" von N. Bautista-Cruz et al., 2021)

d1) Arbuskuläre Mykorrhiza-Pilze (AM-Pilze) sind in fast allen Böden weltweit zu finden, aber sie kommen in bestimmten Böden häufiger vor als in anderen. AM-Pilze sind besonders häufig in Böden mit niedrigen Nährstoffgehalten und in Böden, die von Trockenheit und anderen Stressbedingungen betroffen sind. Sie können auch in Böden vorkommen, in denen andere Pilzarten und Bakterien weniger häufig sind. 

 e) Actinobakterien - Diese Bakterien können helfen, Bodenkrankheiten zu bekämpfen und Nährstoffe für Pflanzen verfügbar zu machen. Sie können auch die Bodenstruktur verbessern und das Wurzelwachstum fördern. (Quelle: "Actinobacteria and Their Potentially Beneficial Roles in the Soil Ecosystem" von Y. Wang et al., 2020)

e1) Actinobakterien kommen in vielen verschiedenen Biomassen vor, einschließlich Böden, Komposten, Pflanzenresten und Wasser. Sie sind besonders häufig in Böden mit höherem pH-Wert und höheren Nährstoffgehalten sowie in Böden, die von Trockenheit und anderen Stressbedingungen betroffen sind.

 f) Rhizobien - Diese Bakterien bilden eine symbiotische Beziehung mit Leguminosen und sind in der Lage, Luftstickstoff zu fixieren und ihn für Pflanzen verfügbar zu machen. Sie können auch das Wurzelwachstum fördern und die Nährstoffaufnahme der Pflanze verbessern. (Quelle: "Rhizobia as crop yield enhancers" von S. S. Hussain et al., 2021)

f1) Sie kommen am häufigsten in den Wurzeln von Leguminosen-Pflanzen vor, wie zum Beispiel Erbsen, Bohnen, Lupinen oder Klee. In diesen Pflanzen bilden die Rhizobien sogenannte Wurzelknöllchen, in denen sie leben und Stickstoff fixieren. Der größte Anteil an Rhizobien findet sich daher in den Wurzeln von Leguminosen-Pflanzen.

 g) Myxobakterien - Diese Bakterien können helfen, das Wurzelwachstum und die Pflanzenentwicklung zu fördern. Sie können auch bei der Bekämpfung von Bodenschädlingen und Krankheiten helfen. (Quelle: "Myxobacteria as Natural and Efficient Predators of Soil and Rhizosphere Pests" von A. Junaid et al., 2020)

g1) Myxobakterien sind Bakterien, die häufig in Böden und in feuchten Umgebungen wie z.B. Sedimenten und Laubstreu vorkommen. Sie sind besonders häufig in Böden mit hohem organischen Materialgehalt und können eine wichtige Rolle bei der Zersetzung organischer Substanzen spielen. Myxobakterien können auch unter extremen Umweltbedingungen wie z.B. hohen Salzgehalten, hohen Temperaturen und niedrigen pH-Werten überleben. Aufgrund ihrer Fähigkeit, Enzyme und Antibiotika zu produzieren, werden Myxobakterien zunehmend für medizinische und biotechnologische Anwendungen untersucht.

 h) Hefen - Einige Hefen können helfen, das Wurzelwachstum und die Nährstoffaufnahme von Pflanzen zu fördern. Sie können auch pathogene Pilze und Bakterien bekämpfen und so die Pflanzengesundheit verbessern. (Quelle: "Yeast in the soil environment: significance for agriculture" von L. S. Allegrucci et al., 2022

h1) Hefen sind in der Natur weit verbreitet und kommen in verschiedenen Umgebungen vor, wie zum Beispiel in Böden, auf Pflanzenoberflächen, in der Luft, im Wasser und in tierischen Darmtrakt. Hefen sind auch häufig in verrottendem organischen Material wie z.B. in fruchtigen Substraten, Gemüseabfällen oder Komposten anzutreffen. Einige Hefenarten können auch in extremen Umgebungen wie z.B. in hohen Salzgehalten, hohen Temperaturen oder niedrigen pH-Werten überleben.

 Kurze Unterbrechnung spp. Steht für species" (engl. für "Art") und wird verwendet, um auf mehrere Arten innerhalb einer Gattung zu verweisen. 

 

i) Bacillus spp. - Diese Bakterien können bei der Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten und der Verbesserung der Nährstoffaufnahme helfen. Sie können auch das Wurzelwachstum fördern und den Pflanzenschutz gegenüber Stressfaktoren wie Hitze und Trockenheit verbessern. (Quelle: "Bacillus spp. in sustainable agriculture: an overview" von A. Upadhyay et al., 2021)

 

j) Pseudomonas spp. - Diese Bakterien können pathogene Pilze und Bakterien bekämpfen und so zur Verbesserung der Pflanzengesundheit beitragen. Sie können auch bei der Nährstoffaufnahme und der Stressresistenz der Pflanze helfen. (Quelle: "Pseudomonas spp.: an overview" von P. K. Singh et al., 2020)

 

k) Streptomyces spp. - Diese Bakterien können helfen, die Bodenqualität zu verbessern und Nährstoffe für Pflanzen verfügbar zu machen. Sie können auch pathogene Pilze und Bakterien bekämpfen und so zur Verbesserung der Pflanzengesundheit beitragen. (Quelle: "Streptomyces spp. in sustainable agriculture: an overview" von M. K. Bhattacharyya et al., 2020)

 

i) Trichoderma spp. - Diese Pilze können bei der Bekämpfung von pathogenen Pilzen und Bakterien helfen und so zur Verbesserung der Pflanzengesundheit beitragen. Sie können auch das Wurzelwachstum fördern und die Nährstoffaufnahme verbessern. (Quelle: "Trichoderma spp.: a biocontrol agent for sustainable agriculture" von S. Kumar et al., 2020)

 

m) Cyanobakterien - Diese Bakterien können Stickstoff aus der Luft aufnehmen und in eine Form umwandeln, die von Pflanzen genutzt werden kann. Sie können so zu Verbesserung der Bodenqualität und des Pflanzenwachstums beitragen. (Quelle: "Cyanobacteria: a potential biofertilizer for sustainable agriculture" von A. Kumar et al., 2021) 

 

Dies sind nur einige der wichtigsten Arten. Es ist jedoch zu beachten, dass es noch viele andere Mikroorganismen gibt, die die Wirkung der oben genannten verstärken, aufheben, abtöten oder sich als Wirt zur Verfügung stellen, um andere Stämme zu erhöhen in deinem Living Soil. Aber dass die Wirkung von Mikroorganismen auf das Pflanzenwachstum von verschiedenen Faktoren abhängt, wie zum Beispiel Bodenbeschaffenheit, Klima und Anbaubedingungen, muss bei jedem eigenen oder wissenschaftlichen Versuch berücksichtigt werden.

 

1.3 Kann man positiv wirkende Zersetzer Pilzorganismen aus Kompost selektieren

Ja, es ist möglich, positive zersetzende Pilzorganismen aus Kompost zu selektieren, die Vorteile für die Rotte bringen. Diese Pilzorganismen können dabei helfen, die Zersetzung von organischen Materialien im Kompost zu beschleunigen und dadurch die Kompostierungseffizienz zu erhöhen.

 

1.4 Wie lange sind die Mikroorganismen haltbar 

Die Haltbarkeit von selektierten Mikroorganismen hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Art des Mikroorganismus, den Lagerbedingungen und der verwendeten Methode zur Selektion und Konservierung.

Einige Studien haben gezeigt, dass selektierte Mikroorganismen für längere Zeit stabil bleiben können. Zum Beispiel wurde in einer Studie von Saleem et al. (2018) gezeigt, dass die ausgewählten Stickstoff-fixierenden Bakterienstämme bis zu einem Jahr bei -20°C gelagert werden können, ohne ihre Effektivität bei der Stickstoff-Fixierung zu verlieren.

Eine andere Studie von Díaz-Rodríguez et al. (2018) zeigte, dass ausgewählte Pilzstämme zur biologischen Kontrolle von Schaderregern bis zu 10 Jahre bei -80°C gelagert werden können, ohne ihre Wirksamkeit zu verlieren.

Es gibt jedoch auch andere Faktoren, die die Haltbarkeit von selektierten Mikroorganismen beeinflussen können, wie z.B. das Vorhandensein von Feuchtigkeit, Sauerstoff, UV-Strahlung und anderen physikalischen oder chemischen Faktoren.

 

1.5 Warum müssen alle selbst gemachten Proben von Mikroorganismen geprüft werden

Wir alle haben die Verantwortung, unsere Umwelt und unseren Planeten zu schützen. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, sicherzustellen, dass alle von uns hergestellten Proben von Mikroorganismen sicher geprüft werden, bevor sie in das Erdreich freigesetzt werden. Durch die Einhaltung der EU-Gesetze und die Sicherstellung, dass nur sicherheitsgeprüfte Mikroorganismen freigesetzt werden, können wir dazu beitragen, Umweltverschmutzung, Ausbreitung von Krankheiten und Schäden an Ökosystemen zu vermeiden.

 

Bei der Analyse von Mikroorganismen aus Komposten können aber noch ganz verschiedene Techniken angewendet werden, wie beispielsweise die Anzucht auf spezifischen Nährmedien, die DNA-Extraktion und Sequenzierung, oder die Mikroskopie. Diese Techniken können helfen, die Artenvielfalt und -zusammensetzung der Mikroorganismen im Kompost zu bestimmen und ihre potenzielle Rolle im Kompostierungsprozess zu untersuchen.

 Quellen: Bernal-Vicente, A., García-Sánchez,

 

Hier sind einige der gängigsten Methoden zur Anzucht von Mikroorganismen aus Komposten: 

2. Anzucht Kultivierung aus Nährmedien: 

Eine der gebräuchlichsten Methoden zur Anzucht von Mikroorganismen aus Komposten ist die Kultivierung auf spezifischen Nährmedien. Hierbei werden Proben des Komposts auf Agarplatten ausgestrichen, die Nährstoffe enthalten, die spezifisch für die Mikroorganismen sind, die isoliert werden sollen. Die Platten werden anschließend inkubiert, um das Wachstum der Mikroorganismen zu fördern. Eine Vielzahl von Nährmedien stehen zur Verfügung, um unterschiedliche Gruppen von Mikroorganismen zu kultivieren, wie z.B. Bakterien, Pilze oder Hefen.

 

2.1 Welche Nährstoffe enthalten Agrarplatten die spezifisch für die Selektion von Mikroorganismen 
Um einige kurz zu erklären, die Nährstoffzusammensetzung der Agrarplatten variiert je nach Art des zu kultivierenden Mikroorganismus. Hier sind einige Beispiele für Nährmedien und ihre Zusammensetzungen:

 MacConkey Agar: Dieses Nährmedium wird verwendet, um gramnegative Bakterien zu selektieren. Es enthält Pepton, Lactose, Gallensalze und Kristallviolett. Lactose wird von gramnegativen Bakterien fermentiert, was zu einer Säureproduktion führt, die das Medium rot färbt.

 Sabouraud Agar: Dieses Nährmedium wird verwendet, um Pilze zu selektieren. Es enthält Glukose, Pepton und Agar. Der niedrige pH-Wert von Sabouraud Agar hemmt das Wachstum von Bakterien und ermöglicht das selektive Wachstum von Pilzen.

 Blood Agar: Dieses Nährmedium wird verwendet, um sowohl grampositive als auch gramnegative Bakterien zu selektieren. Es enthält Pepton, Schafblut und Agar. Das Blut im Medium ermöglicht es, hämolytische Aktivität von Bakterien zu unterscheiden.

 Cetrimid Agar: Dieses Nährmedium wird verwendet, um Pseudomonas-Arten zu selektieren. Es enthält Pepton, Glycerin, Cetrimid und Agar. Cetrimid hemmt das Wachstum von anderen Bakterien und ermöglicht es, Pseudomonas-Arten selektiv zu kultivieren.

Quellenangaben: G.S. Living Soil Factory inc.

 

2.1.1 Welche Mikroorganismen davon können wir gut beim Anbau nutzen 

Das ist eine sehr positive Einstellung und es ist großartig, wenn wir die Arbeit und Leistungen unserer Kollegen anerkennen und schätzen. Durch Anerkennung und Wertschätzung können wir dazu beitragen, eine positive und unterstützende Arbeitsumgebung zu schaffen, die zu besseren Ergebnissen führt

 

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6859226/

 

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6859291/

 

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6859291/

 

2.1.2 Inkubiert
Inkubation bei Mikroorganismenproben bezieht sich auf den Prozess, bei dem Proben in einer kontrollierten Umgebung gehalten werden, um das Wachstum und die Vermehrung von Mikroorganismen zu fördern. Inkubationsbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit, pH-Wert und Nährstoffe müssen kontrolliert und auf die spezifischen Bedürfnisse der Mikroorganismen abgestimmt sein, um optimale Wachstumsbedingungen zu schaffen.

Während der Inkubation können jedoch auch Fehler auftreten, die das Wachstum von Mikroorganismen beeinträchtigen oder unerwünschte Ergebnisse liefern können. 

 

Einige der häufigsten Fehler bei der Inkubation von Mikroorganismenproben sind:

1.Kontamination: Kontamination kann auftreten, wenn nicht sterile Geräte oder Nährmedien verwendet werden oder wenn die Proben nicht korrekt behandelt werden. Kontamination kann zu falsch positiven Ergebnissen führen und die Genauigkeit der Tests beeinträchtigen.

2. Falsche Inkubationsbedingungen: Wenn die Inkubationsbedingungen nicht korrekt sind, kann dies das Wachstum von Mikroorganismen beeinträchtigen oder sogar verhindern. Beispielsweise können hohe Temperaturen oder ein falscher pH-Wert das Wachstum von Mikroorganismen hemmen.

3. Zu kurze oder zu lange Inkubationszeiten: Eine zu kurze Inkubationszeit kann dazu führen, dass Mikroorganismen nicht ausreichend wachsen und somit nicht nachgewiesen werden können. Eine zu lange Inkubationszeit kann jedoch dazu führen, dass sich unerwünschte Mikroorganismen in der Probe vermehren und somit zu falschen Ergebnissen führen.

4. Fehlerhafte Auswertung: Eine falsche Auswertung der Inkubationsproben kann ebenfalls zu fehlerhaften Ergebnissen führen. Es ist wichtig, dass die Proben korrekt identifiziert und interpretiert werden, um genaue Ergebnisse zu erhalten. 

 

Insgesamt ist die Inkubation bei Mikroorganismenproben ein wichtiger Schritt bei der Identifizierung von Mikroorganismen und kann wertvolle Informationen über die Gesundheit von Umgebungen und Organismen liefern. Es ist jedoch wichtig, dass alle Inkubationsbedingungen sorgfältig überwacht und kontrolliert werden, um genaue Ergebnisse zu gewährleisten.

 

 

2.2 Polymerase-Kettenreaktion (PCR):

Die PCR ist eine molekularbiologische Methode, die es ermöglicht, DNA von Mikroorganismen aus Komposten zu vervielfältigen. Hierbei werden die DNA-Sequenzen, die für bestimmte Mikroorganismen charakteristisch sind, mit spezifischen Primern amplifiziert.Die amplifizierte DNA kann dann mittels Gel-Elektrophorese oder Sequenzierung analysiert werden, um die Identität der Mikroorganismen in der Probe zu bestimmen.

 

2.2.1 Molekularbiologische Methode

Die molekularbiologische Methode bezieht sich auf eine Reihe von Techniken, die auf der Untersuchung von DNA, RNA und Proteinen auf molekularer Ebene basieren. Diese Methoden werden verwendet, um Informationen über Gene und Proteine zu gewinnen und können in vielen Bereichen der Biologie eingesetzt werden, einschließlich der Identifizierung von Mikroorganismen, der Diagnose von Krankheiten, der Entwicklung von Arzneimitteln und der Erforschung von evolutionären Beziehungen zwischen Organismen. Ein Beispiel für eine molekularbiologische Methode ist die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), mit der DNA-Sequenzen vervielfältigt werden können, um sie zu analysieren oder zu untersuchen. 

2.2.2 DNA-Sequenzen

Die DNA-Sequenzen aus der DNA von Mikroorganismen sind spezifische Abschnitte der DNA, die in den Zellen dieser Mikroorganismen vorhanden sind und für bestimmte Merkmale oder Funktionen kodieren. Diese Sequenzen bestehen aus einer spezifischen Abfolge von vier verschiedenen Bausteinen, den sogenannten Nukleotiden (Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin), die in einer bestimmten Reihenfolge aufeinanderfolgen. Durch die Analyse dieser Sequenzen können wir bestimmen, welche Arten von Mikroorganismen in einer bestimmten Probe vorhanden sind und sogar unterscheiden, ob es sich um unterschiedliche Stämme derselben Art handelt. Diese Informationen können zur Identifizierung von Mikroorganismen und zur Erforschung ihrer Funktionen und Interaktionen verwendet werden.

 

 

2.3 Welche DNA-Sequenzen von Mikroorganismen charakteristisch nützen, für Nachtschattengewächse im Living Soil Boden 

 

16S rRNA: Die 16S rRNA-Gensequenz ist ein häufig verwendetes Marker-Gen zur Identifizierung von Bakterien. Durch die PCR-Amplifikation und Sequenzierung der 16S rRNA-Region können Bakterienarten in einer Cannabisprobe identifiziert werden. 

 

ITS (Internal Transcribed Spacer): Die ITS-Region ist ein Abschnitt der rDNA, der bei Pilzen vorkommt. Die PCR-Amplifikation und Sequenzierung der ITS-Region kann zur Identifizierung von Pilzarten in einer Cannabisprobe verwendet werden. 

 

nrDNA (nuclear ribosomal DNA): Die PCR-Amplifikation und Sequenzierung der nrDNA-Region kann zur Identifizierung von Bakterien und Pilzen in einer Cannabisprobe verwendet werden. 

 

Es könnten jetzt noch weitere DNA-Sequenzen dazu gestoßen bzw. dazu analysiert worden sein diese Angaben sind vom 2019 von Forschungen an unserem Bodenhilfsstoff GROWSHIT® All-In-One 

 

2.4 Primern

Spezifische Primer sind kurze DNA-Sequenzen, die bei der PCR (Polymerase-Kettenreaktion) verwendet werden, um bestimmte DNA-Abschnitte zu amplifizieren. Sie binden an den Anfang und das Ende der zu amplifizierenden DNA-Sequenz und dienen als Startpunkte für die DNA-Polymerase, um die DNA zu vervielfältigen.

Man kann sich die PCR wie eine Art Kopiermaschine für DNA vorstellen. Die spezifischen Primer sind dabei wie die Ecken einer Kopiervorlage, die angeben, welche Bereiche der DNA vervielfältigt werden sollen. Wenn man diese Primer auf die DNA aufsetzt und die PCR startet, wird die DNA zwischen den beiden Primern vervielfältigt und es entstehen tausende Kopien des Zielabschnitts.

Spezifische Primer sind wichtig, da sie sicherstellen, dass nur die gewünschte DNA-Sequenz amplifiziert wird und keine anderen Abschnitte der DNA vervielfältigt werden, die nicht relevant sind

 

 

3.Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH): 

Die FISH ist eine Methode zur Visualisierung von Mikroorganismen direkt in der Probe. Hierbei werden fluoreszierende Sonden verwendet, die spezifisch für die DNA-Sequenzen sind, die für die Zielmikroorganismen charakteristisch sind. Die Sonden hybridisieren mit der DNA in der Probe, wodurch die Zielmikroorganismen unter einem Fluoreszenzmikroskop sichtbar gemacht werden.

 

3.2 Visualisierung von Mikroorganismen 

Die Visualisierung von Mikroorganismen direkt in der Probe bedeutet, dass man die Mikroorganismen direkt in ihrer natürlichen Umgebung sehen kann wie in Bodenproben oder dem Kompost ohne sie zuvor zu isolieren oder zu kultivieren. Das ermöglicht es, ihre tatsächliche Anzahl und Verteilung in der Probe zu bestimmen, ohne dass es zu Verzerrungen oder Veränderungen durch das Kultivierungsverfahren kommt.

Eine Möglichkeit, Mikroorganismen direkt in der Probe zu visualisieren, ist die Verwendung von speziellen Mikroskopen, die hochauflösende Bilder erzeugen können. Diese Mikroskope können auch mit speziellen Farbstoffen oder Markern kombiniert werden, die spezifisch an die Mikroorganismen binden, um sie sichtbar zu machen.

 

 

3.3 Erkennung durch Sonden hybridisierung mit der DNA 

Sonden sind kurze DNA- oder RNA-Sequenzen, die spezifisch an bestimmte DNA- oder RNA-Sequenzen von Mikroorganismen binden können. Um sie für die Visualisierung von Mikroorganismen zu verwenden, werden sie mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert.

Wenn die Sonden zu einer Probe hinzugefügt werden, binden sie an die komplementären DNA- oder RNA-Sequenzen der Zielmikroorganismen. Dieser Vorgang wird als Hybridisierung bezeichnet und ist spezifisch für die Zielmikroorganismen, da die Sonden nur an die spezifischen Sequenzen binden, für die sie entworfen wurden.

Durch die Markierung der Sonden mit einem Fluoreszenzfarbstoff können die Zielmikroorganismen unter einem Fluoreszenzmikroskop sichtbar gemacht werden. Die Sonden binden nur an die Zielmikroorganismen, was bedeutet, dass nur diese Mikroorganismen fluoreszieren und sichtbar sind.

Die Sondenhybridisierung ermöglicht es uns also, spezifische Mikroorganismen direkt in der Probe sichtbar zu machen, ohne dass sie zuvor isoliert oder kultiviert werden müssen. Dadurch können wir wichtige Informationen über das Ökosystem, die Gesundheit von Pflanzen oder Tieren und viele andere Aspekte gewinnen.

 

3.4 Fluoreszenzfarbstoff

Fluoreszenzfarbstoffe sind besondere Farbstoffe, die Licht absorbieren und wieder abstrahlen können, aber nicht auf die gleiche Weise wie normale Farbstoffe. Wenn sie von Licht getroffen werden, regen sie Elektronen in ihren Molekülen an, die dann in einen höheren Energiezustand springen. Wenn die Elektronen in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren, geben sie Licht ab, das eine längere Wellenlänge hat als das ursprüngliche Licht. Dieses Phänomen wird als Fluoreszenz bezeichnet und ist der Grund, warum diese Farbstoffe so besonders sind.Ein weiterer Vorteil von Fluoreszenzfarbstoffen ist ihre Empfindlichkeit. Sie können in sehr geringen Konzentrationen verwendet werden und sind in der Lage, sehr schwache Signale zu detektieren, was sie zu einem leistungsstarken Werkzeug für die Forschung und Diagnostik macht.

 

4. Metagenomik: Die Metagenomik ist eine Methode, die es ermöglicht, das gesamte Genom von Mikroorganismen aus Komposten zu analysieren, ohne sie vorher zu kultivieren. Hierbei wird die DNA aus der Probe extrahiert und direkt sequenziert. Die resultierenden Sequenzen können anschließend zur Identifizierung der Mikroorganismen genutzt werden.

 

4.1 Genom von Mikroorganismen

Das Genom von Mikroorganismen ist die Gesamtheit der genetischen Informationen in Form von DNA-Molekülen, die in einer Zelle oder einem Organismus vorliegen. Es enthält alle Informationen, die für das Leben und die Funktionen des Organismus erforderlich sind, wie z.B. die Abfolge der Gene, die für die Synthese von Proteinen und Enzymen verantwortlich sind, sowie regulatorische Elemente, die die Genexpression steuern.

Die Größe und Komplexität von Mikroorganismen-Genomen variiert stark zwischen den verschiedenen Arten und Gruppen von Mikroorganismen. Einige Bakterienarten haben sehr kleine Genome von nur wenigen hunderttausend Basenpaaren, während andere wie beispielsweise Cyanobakterien, Mycobacterium tuberculosis oder Escherichia coli Genome von mehreren Millionen Basenpaaren aufweisen.

 

Woese, C. R., Fox, G. E., & Zablen, L. B. (1975). Conservation of the genome. Proceedings of the National Academy of Sciences, 72(12), 5069-5073.

 

4.2 Basenpaare

Das Genom eines Mikroorganismus ist wie eine Art "Bauplan" oder "Rezept" für den Organismus. Es besteht aus einer langen Kette von chemischen Molekülen, die als Basen bezeichnet werden. Diese Basenpaare bilden die DNA-Stränge, die das Genom des Mikroorganismus ausmachen.

Es gibt vier verschiedene Arten von Basen: Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T). Diese Basenpaare bilden die "Buchstaben" der DNA-Sprache und sind in einer spezifischen Reihenfolge angeordnet, die die genetische Information des Mikroorganismus codiert.

 

4.2 Extrahiert und direkt sequenziert 

Die Extraktion von DNA aus einer Probe erfolgt normalerweise durch Zerkleinerung der Probe und Zugabe von Enzymen, um die Zellmembranen und Proteine abzubauen und die DNA freizusetzen. Anschließend wird die DNA gereinigt und in ein Sequenziergerät gegeben. Die direkte Sequenzierung bedeutet, dass die DNA direkt aus der Probe sequenziert wird, ohne dass eine vorherige Amplifikation (Vervielfältigung) der DNA notwendig ist. Dies wird durch moderne Sequenziermethoden wie die Nanoporensequenzierung oder die Einzelzellsequenzierung ermöglicht. Die DNA wird direkt in winzige Segmente zerlegt, die dann sequenziert werden können. Dadurch kann eine schnelle und genaue Bestimmung der DNA-Sequenz erfolgen, ohne dass umständliche Vorbereitungsschritte erforderlich sind.

 

 

4.3 resultierenden Sequenzen zur Identifizierung 

Die resultierenden Sequenzen, die durch die Identifizierung der Mikroorganismen gewonnen werden, können für verschiedene Zwecke genutzt werden, wie zum Beispiel für die Entwicklung von neuen Medikamenten, für die Überwachung von Umweltbedingungen oder für die Identifizierung von Krankheitserregern.

Um die Sequenzen für die Identifizierung der Mikroorganismen zu nutzen, müssen sie mit bekannten Referenzsequenzen verglichen werden, die in Datenbanken wie der NCBI (National Center for Biotechnology Information) oder der GenBank gespeichert sind. Durch diesen Vergleich kann die Art des Mikroorganismus bestimmt werden, indem die Übereinstimmung der Sequenzen bestimmt wird.

 

Eine gezielte Selektion von wertvollen Mikroorganismen aus Kompost ist der Schlüssel zu einem gesunden und fruchtbaren Boden. Mit unseren sorgfältig ausgewählten Bio-Komposten in Save Your Soil™ bieten wir eine einfache und sichere Methode, um die Mikrobiologie in deinem Living Soil zu verbessern. Investiere in die Gesundheit deiner Pflanzen und deines Bodens mit unseren hochwertigen Produkten und erlebe selbst, wie dein Garten in vollem Glanz erstrahlt.

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