PUB - Publikationen an der Universität Bielefeld

Stämme der Spezies Lactobacillus buchneri werden als Siliermittel verwendet, da sie insbesondere die aerobe Stabilität der Silage erhöhen können. Um einen Einblick in einen solchen L. buchneri Stamm und seine Anwendung als mikrobielles Siliermittel in Grassilage zu untersuchen, wurden Genom-, Metagenom und Transkriptom-Analysen mit dem Stamm L. buchneri CD034 durchgeführt. Die Genomsequenzierung und anschließende Genannotation erlaubte die Rekonstruktion der Stoffwechselwege der heterofermentativen Milchsäuregärung und zeigte, dass L. buchneri CD034 eine Vielzahl, insbesondere pflanzlicher, Kohlehydrate verstoffwechseln kann. Zur Untersuchung der Effekte bei der Anwendung von L. buchneri CD034 als Inokulum für Grassilagen wurden physiko-chemische sowie mikrobielle Eigenschaften der Silage als auch die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften im Verlauf des Silierens mittels Metagenomanalysen bestimmt. Die Inokulation der Silage mit L. buchneri CD034 führte zu höheren Gehalten an Essigsäure, Ethanol und 1,2-Propandiol und niedrigeren Gehalten an Milchsäure und Hefen. Taxonomische Klassifizierungen auf Basis von 16S rRNA Gen Amplikons und Metagenomsequenzierungen zeigten in den inokulierten Silagen auch höhere Anteile von Laktobazillen in den jeweiligen bakteriellen Gemeinschaften. Fragment Recruitments konnten schließlich deutlich machen, dass L. buchneri CD034 in bakteriellen Gemeinschaften der Grassilage wettbewerbsfähig ist und sich am Ende des Silierens gegen andere Bakterien durchsetzen kann. Der Einfluss von Sauerstoff – als kennzeichnender Parameter der finalen aeroben Phase der Silierung – auf die Genexpression in L. buchneri CD034 wurde durch RNA-Sequencing und anschließende Transkriptomanalyse untersucht. Obwohl L. buchneri CD034 ein fermentativer Organismus ist, verbraucht er dennoch Sauerstoff. Dies geschieht vermutlich durch Pyruvat- und Lactat-Oxidasen, deren Gene unter Sauerstoffanwesenheit stärker transkribiert waren. Gene, die für die Milchsäurebildung benötigt werden, werden kaum durch Sauerstoff in ihrer Transkription beeinflusst. Im Gegensatz dazu werden Gene, die Enzyme für die Bildung der weiteren Gärungsprodukte wie Essigsäure oder Ethanol kodieren, unter Sauerstoffanwesenheit durchaus differentiell transkribiert. L. buchneri CD034 verfügt damit über weitere Eigenschaften, die die aerobe Stabilität der Silage positiv beeinflussen können.