Arbeitsgruppe Manz - Mikrobiologie

Forschung

Die AG Mikrobiologie führt angewandte Forschung und Grundlagenforschung im Bereich der mikrobiellen Ökologie von Süßwasserhabitaten durch, mit Schwerpunkten auf aeroben und anaeroben Biofilmen, der Geomikrobiologie sulfatreduzierender Bakterien, der mikrobiellen Ökologie von Fließgewässern sowie auf dem Feld der ökologischen Folgeabschätzung (“Risk Assessment“) in aquatischen Systeme.

Unsere angewandten F&E-Schwerpunkte liegen im Bereich der Bestimmung von Schlüsselparametern bei der Biofilmbildung (Adhäsion, Scherkraft, Biofilmdicke, Biomasse, Bedeckungsgrad), des Prozessverständnisses der Biofilmbildung und einer für den gewünschten Anwendungsbereich gezielten Oberflächenstrukturierung von Polymeren und anorganischen Werkstoffen.

Fluoreszenzmikroskopische in situ Analyse der bakteriellen Lebensgemeinschaft in einem anaeroben Bioreaktor,

Aufnahme: Werner Manz

Die Forschungsaktivitäten der AG Mikrobiologie sind angesiedelt im Bereich der mikrobiellen Ökologie von Süßwasserhabitaten, mit den Schwerpunkten Biofilme und Fließgewässer sowie auf dem Feld der Ökologischen Folgeabschätzung (“Risk Assessment“) und der Klimafolgenforschung in aquatischen Systemen.

Laufende Projekte:

Projekt B1: Indirekte Effekte von Mikroplastik auf Struktur und Funktion aquatischer Biofilme

In aquatischen Systemen siedeln Mikroorganismen bevorzugt auf Oberflächen und bilden dort, häufig unter Ausscheidung polymerer Substanzen, Biofilme. Im Fließgewässer stellen Mikroplastikpartikel zusätzliche, extern eingetragene xenobiotische Aufwuchsflächen dar, ebenso werden sie selbst in die Biofilmmatrix inkorporiert. Somit wirken sie auf die ökophysiologischen Leistungen der Biofilme ein. Daher soll (1) die Modulation der Oberflächenbeschaffenheit auf den Prozess der Biofilmbildung und (2) der indirekte Effekt auf die Stabilität der Biofilme sowie auf das Adsorptionsvermöge

• Prof. Dr. rer. nat. Werner Manz
• Dr. Jutta Meier

Status: laufend

Forschungsinitiative Indirekte Effekte anthropogener Stressoren in Ökosystemen

Das Zeitalter des ‚Anthropozäns' ist durch einen umfassenden Einfluss des Menschen auf seine Umwelt im globalen Maßstab geprägt. In diesem Zusammenhang prominent diskutierte Themen umfassen zum Beispiel Klima- und Landnutzungswandel, Umweltverschmutzung und Eutrophierung sowie den dramatischen Verlust der Artenvielfalt. Die Auswirkungen dieser Veränderungen sind nicht nur relevant für das Überleben vieler Tier- und Pflanzenarten, sondern sogar für Menschheit selbst. Die Erforschung und Bewertung des anthropogenen Einflusses auf Ökosysteme stellt daher eine vordringliche gesamtgesellschaftliche Aufgabe dar. Die Forschungsinitiative bearbeitet in diesem Kontext zwei Forschungscluster. Zum einen werden mit der Fokussierung auf Temperaturveränderungen und Eutrophierung anthropogene Stressoren herausragender Bedeutung thematisiert. Zum anderen ist das Schadpotential von Mikroplastikpartikeln in aquatischen Ökosystemen auf dem aktuellen Kenntnisstand nicht prognostizierbar, welche jedoch ein direktes ökotoxikologisches Risiko darstellen. Ziel der Projekte in dem Forschungscluster ist die Erarbeitungen von Vorschlägen zum Risikomanagement von Mikroplastik in Binnengewässern.

• Prof. Dr. Eberhard Fischer
• Prof. Dr. Klaus Fischer
• Dr. Jutta Meier
• Prof. Dr. rer. nat. Werner Manz
• Prof. Dr. Silke Rathgeber
• Prof. Dr. Wolfgang Imhof
• Prof. Dr. Thomas Götz
• apl. Prof. Dr. Thomas Thernes
• Prof. (UM6P) Dr. Christian Fischer
• PD Dr. Carola Winkelmann

Status: laufend

Abgeschlossene Projekte:

Aktuelles Projekt

Wirkung von Mikroplastik auf Süßwasserbiofilme und Invertebraten

In einem aus Mitteln des FB 3 mit Laufzeit bis Ende 2020 geförderten Projekt untersuchen wir zusammen mit weiteren KollegInnen aus Biologie, Chemie, Physik und Mathematik und in enger Zusammenarbeit mit dem Referat für Tierökologie der Bundesanstalt für Gewässerkunde die Wirkung von Mikroplastik auf Süßwasserbiofilme und Invertebraten. Verantwortliche Mitarbeiterin in diesem Projekt ist Fr. Sonja Ehlers.

• Ehlers S.M., Manz W., Koop J.H.E. (2019). Microplastics of different characteristics are incorporated into the larval cases of the freshwater caddisfly Lepidostoma basale. Aquat. Biol. 28:67-77. https://doi.org/10.3354/ab00711

Abgeschlossene Projekte

Kooperationsprojekt mit TARDIS GmbH & Co. KG im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)": Biofouling auf Oberflächen - innovative Glas-Keramik-Composites: Entwicklung und Charakterisierung neuartig oberflächenphysikalisch funktionalisierter Glas-Keramik-Composites zur Minderung der Biofilmadhäsion

Drittmittelprojekte im Rahmen der DFG-Forschergruppe INTERNANO

"Assessment of mutual effects of engineered inorganic nanoparticles and ecosystem functions of microbial biofilms"

"Wirkung synthetischer anorganischer Nanopartikel auf Populationsstruktur, Matrixzusammensetzung und Ökosystemdienstleistungen mikrobieller Biofilme"

DFG-Forschergruppe INTERNANO

• Grün A.-L., Manz W., Kohl Y.L., Meier F., Straskraba S., Jost C., Drexel R., Emmerling C. (2019). Impact of silver nanoparticles (AgNP) on soil microbial community depending on functionalization, concentration, exposure time, and soil texture. Environ. Sci. Eur. 31:15. https://doi.org/10.1186/s12302-019-0196-y
• Grün A.Y., App C.B., Breidenbach A., Meier J., Metreveli G., Schaumann G.E., Manz W. (2018). Effects of low dose silver nanoparticle treatment on the structure and community composition of bacterial freshwater biofilms. PLoS ONE 13(6): https://doi.org/10.1371/journal.pone.0199132

• Grün A.-L., Scheid P., Hauröder B., Emmerling C., Manz W. (2017). Assessment of the effect of silver nanoparticles on the relevant soil protozoan genus Acanthamoeba. J. Plant Nutrition and Soil Science. https://doi.org/10.1002/jpln.201700277

• Grün A.Y., Meier J., Metreveli G., Schaumann G.E., Manz W. (2016). Sublethal concentrations of silver nanoparticles affect the mechanical stability of biofilms. Environ. Sci. Pollut. Res.
  

  http://dx.doi.org/10.1007/s11356-016-7691-0

• Metreveli G., Frombold B., Seitz F., Grün A., Philippe A., Rosenfeldt R.R., Bundschuh M., Schulz R., Manz W., Schaumann G.E. (2016). Impact of chemical composition of ecotoxicological test media on the stability and aggregation status of silver nanoparticles. Environ. Sci. Nano. 3:418-433.

• Schaumann G.E., Philippe A., Bundschuh M., Metreveli G., Klitzke S., Rakcheev D., Grün A., Kumahor S.K., Kühn M., Baumann T., Lang F., Manz W., Schulz R., Vogel H.-J. (2015). Understanding the fate and biological effects of Ag- and TiO₂-nanoparticles in the environment: The quest for advanced analytics and interdisciplinary concepts. Science of The Total Environment, 535:3–19, doi:10.1016/j.scitotenv.2014.10.035

"Untersuchung der Umweltverträglichkeit von Eisensilikat-Wasserbausteinen: Tierökologische, mikrobiologische und ökotoxikologische Wirkungsanalysen in Fliessgerinnen"

"Untersuchungen funktionaler Zusammenhänge zwischen klimarelevanten Umweltfaktoren und der Verbreitung hygienisch relevanter Fäkalkeime in Fliessgewässern"

Projektbearbeiterin Frau M.Sc. Ilona Herrig

www.kliwas.de

• Herrig I., Seis W., Fischer H., Regnery J., Manz W., Reifferscheid G., Böer S. (2019). Prediction of fecal indicator organism concentrations in rivers: the shifting role of environmental factors under varying flow conditions. Environmental Sciences Europe 31: Article number: 59. https://doi.org/10.1186/s12302-019-0250-9

• Herrig I.M., Böer S.I., Brennholt N., Manz W. (2015). Development of multiple linear regression models as predictive tools for fecal indicator concentrations in a stretch of the lower Lahn River, Germany. Water Research 85:148-157.https://doi.org/10.1016/j.watres.2015.08.006

Als interessierte Studierende sprechen Sie bitte direkt die MitarbeiterInnen der Arbeitsgruppe an!

Auswahl durchgeführter Bachelor- und Masterarbeiten:

	Nathalie Schipperen, M.Ed. Biologie WiSe 2013/2014 Der Einfluss klimarelevanter Umweltfaktoren auf Aktivität und Verbreitung von Fäkalindikatoren in Fließgewässern Im Rahmen des Ressortforschungsprogramms KLIWAS wird anhand von Fließrinnenversuchen und einer fließzeitkonformen In-situ-Untersuchung an der Lahn der Einfluss klimarelevanter Umweltfaktoren auf das Überleben und die Verbreitung somatischer Bakteriophagen, intestinaler Enterokokken und Escherichia coli in Fließgewässern untersucht. Betreuerin M.Sc. Ilona Herrig.
	Carina Lehnert, M.Ed. Biologie WiSe 2013/2014 Physiologie eines geoökologisch relevanten, Sulfat reduzierenden Bakteriums aus einem schwefelsauren Tagebaurestsee Besuch des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung – UFZ, Department Fließgewässerökologie, Dr. Thomas Neu, zur Laser-Scanning-Mikroskopie.
	Constantin App, B.Sc. BioGeoWis WiSe 2013/2014 Einfluss von Silbernanopartikeln auf Struktur und Biodiversität von lotischen Biofilmen Durchgeführt im Rahmen der DFG Forschergruppe INTERNANO, Betreuerin Dipl.Biol. Alexandra Grün. Posterpräsentation auf der DGL (Deutsche Gesellschaft für Limnologie)-Jahrestagung, Potsdam 09. – 13. September 2013.
	Simon Richardt, B.Sc. BioGeoWis WiSe 2013/2014 Temperaturabhängige Kultivierbarkeit eines Escherichia coli Umweltisolates: Mesokosmen-Untersuchungen in Lahnsediment Externe Bachelorarbeit angefertigt an der Bundesanstalt für Gewässerkunde, Referat G3, im Rahmen des Ressort-forschungsprogramms KLIWAS, Betreuerinnen Dr. Simone Böer und M.Sc. Ilona Herrig.
	Anna-Lena Grün, M.Sc. BioGeoWis WiSe 2013/2014 Genotypisierung und morphologische Bestimmung von Akanthamöben aus Umwelt- und Patientenmaterial Durchgeführt am Zentralen Institut des Sanitätsdienstes der Bundeswehr Koblenz, Erstprüfer Dr. Patrick Scheid.
	Bettina Krautscheid, M.Ed. Biologie SoSe 2013 Evaluierung eines Zellkultur-basierten Testsystems zum Nachweis der Humanpathogenität von freilebenden Amöben Durchgeführt am Zentralen Institut des Sanitätsdienstes der Bundeswehr Koblenz, Erstprüfer Dr. Patrick Scheid.
	Sarah Christina Bartz, M.Ed. Biologie SoSe 2013 Evaluierung der molekularbiologischen Detektion von Akanthamöben an Umwelt- und Patientenmaterial Durchgeführt am Zentralen Institut des Sanitätsdienstes der Bundeswehr Koblenz, Erstprüfer Dr. Patrick Scheid.
	Dana Michaelis, B.Sc. BioGeoWis SoSe 2013 Bestimmung der Wachstumsrate von Dikerogammarus villosus durch Quantifizierung des RNA/DNA Verhältnisses Gemeinsame Bachelorarbeit mit der AG Fließgewässerökologie, Erstprüferin Dr. Carola Winkelmann.
	Andreas Breidenbach, B.Sc. BioGeoWis SoSe 2013 Auswirkung von Silbernanopartikeln auf die Struktur bakterieller Lebensgemeinschaften in Biofilmen aus Fließgewässermesokosmen Durchgeführt im Rahmen der DFG Forschergruppe INTERNANO, Betreuerin Dipl.Biol. Alexandra Grün. Posterpräsentation und Posterpreis auf der DGL (Deutsche Gesellschaft für Limnologie)-Jahrestagung, Potsdam 09. – 13. September 2013.
	Johannes Büsing, B.Sc. BioGeoWis SoSe 2013 Acidotoleranz oder Acidophilie? – Wachstumsversuche mit einem Sulfat reduzierenden Bakterium aus einem schwefelsauren Bergbaurestsee Besuch des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung – UFZ, Department Seenforschung, Dr. Matthias Koschorreck, zur Durchführung von Mikroelektrodenmessungen an Bakterienkolonien.
	Anne Hilgert-Walber, M.Ed. Biologie WiSe 2012/2013 Bildung für nachhaltige Entwicklung anhand des Themas ‚Biokunststoffe‘ – Experimente zur Quantifizierung der mikrobiellen Abbauleistung
	Anna-Kathrin Emsbach, M.Ed. Biologie WiSe 2012/2013 Experimente zum mikrobiellen Abbau von Biokunststoffen – Bildung eines Bewusstseins für Nachhaltigkeit in der Schule
	Sebastian Roeser, B.Sc. BioGeoWis WiSe 2012/2013 Vergleich verschiedener Methoden zur Biomassebestimmung bei Bakterien in Flüssigkultur und Biofilm
	Kathrin Luckas, M.Ed. Biologie SoSe 2012 Messung bakterieller Diversität mittels molekular-biologischer Methoden – Exemplarisch durchgeführt an Mikrobengemeinschaften aus Fließgewässerbiofilmen Preisträgerin des Fachbereichs 3, Universität Koblenz-Landau, 2012, für ihre herausragende Masterarbeit. Posterpräsentation und Posterpreis auf der DGL (Deutsche Gesellschaft für Limnologie)-Jahrestagung, Koblenz, 24. – 28. September 2012.
	Sarah Maarastawi, B.Sc. BioGeoWis SoSe 2012 Vergleich bakterieller Lebensgemeinschaften in Süßwasserbiofilmen zweier Fließrinnenexperimente mittels 16S-rRNA-Gen-Analyse Posterpräsentation auf der DGL (Deutsche Gesellschaft für Limnologie)-Jahrestagung, Koblenz, 24. – 28. September 2012.
	Helena Becker, B.Sc. BioGeoWis SoSe 2012 Untersuchungen zur antimikrobiellen Wirkung der Hämolymphe von Harmonia axyridis (Pallas 1773) Gemeinsame Bachelorarbeit der AG Zoologie und der AG Mikrobiologie.
	Marco Madzgalla, B.Sc. BioGeoWis SoSe 2012 Effekte anorganischer Nanopartikel auf die Membranintegrität von Biofilmbakterien Durchgeführt im Rahmen der DFG Forschergruppe INTERNANO, Betreuerin Dipl.Biol. Alexandra Grün.
	Robert Potau Núnez, B.Sc. BioGeoWis WiSe 2011/2012 Investigations of the impact of temperature and salinity on the growth of pathogenic Vibrio spp. isolates from the North Sea Externe Bachelorarbeit angefertigt im Rahmen des Erasmus Austauschprogramms sowie des Ressortforschungsprogramms KLIWAS an der Bundesanstalt für Gewässerkunde, Referat G3, Betreuerin Dr. Simone Böer.
	Miriam Zimmer, B.Sc. BioGeoWis WiSe 2011/2012 Untersuchungen zur Wasserqualität eines privaten Trinkwasserbrunnens - ein interdisziplinärer Ansatz Gemeinsame Bachelorarbeit mit der Abteilung Geographie, Erstprüfer Dipl. Geogr. Julian Zemke.
	Annika Beck, B.Sc. BioGeoWis WiSe 2011/2012 Untersuchungen zum gerichteten Wachstum unbeweglicher Bakterien
	Jochen Fracowiak, B.Sc. BioGeoWis SoSe 2011 Anwendung des Melle-Boinot-Prozesses im Labormaßstab für die fermentative Bioethanol-Erzeugung aus Zuckerhirse Externe Bachelorarbeit angefertigt an der TU München, Lehrstuhl für Rohstoff- und Energietechnologie, Prof. Dr.-Ing. Martin Faulstich, Betreuer Dipl.-Ing. Thomas Häßler.
	Florian Munsch, B.Sc. BioGeoWis SoSe 2011 Entwicklung eines bakteriellen Schnelltests zum Nachweis potenziell Dehydrogenase-hemmender Effekte durch Eluate von Eisensilikat-Wasserbausteinen
	Sarah Elisabeth Gerling, B.Sc. BioGeoWis SoSe 2011 Spatial distribution of microbial communities in a hydrocarbon contaminated aquifer Externe Bachelorarbeit angefertigt am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung, Department Umweltmikrobiologie, Betreuerin Dr. Annelie Wendeberg.