DE3724027C2 - - Google Patents

Description

Nitrifikanten kommen in der Natur nahezu überall vor. Ihr natürliches Biotop ist der Erdboden. Hier sind sie wesentlicher Bestandteil der bakteriellen Bodenflora. Die einzelnen Arten dieser Gattungen unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Nährstoffansprüche und Kulturbe­ dingungen erheblich. So wird das Wachstum dieser Or­ ganismen entscheidend durch die Temperatur, den Sauer­ stoffpartialdruck, den pH-Wert sowie das Nährstoffan­ gebot beeinflußt. Einige Arten wachsen z. B. obligat chemolithoautotroph, während andere in Gegenwart or­ ganischer Substanzen die höchsten Zellerträge liefern. Für die Kultivierung dieser Bakterien ist es somit von grundlegender Bedeutung, daß die einzelnen Wachstums­ parameter gezielt auf einzelne Arten abgestellt werden.

Gemäß ihres natürlichen Stoffwechsels finden Nitri­ fikanten auch industriell große Bedeutung. Ihre Stoff­ wechselleistung nutzt man z. B. in Kläranlagen, in denen sie in einzelnen Nitrifikationsstufen für die Umsetzung des Ammoniaks sorgen. Ein derartiges biologisches System ist aber naturgemäß anfällig gegenüber veränderten Umweltbedingungen. So können beispielsweise die oben erwähnten Parameter Temperatur, Sauerstoffpartialdruck, pH-Wert und das Nährstoffangebot die Leistungsfähigkeit des gesamten Systems entscheidend beeinflussen, so daß es nicht selten im Verlauf des Nitrifikationsprozesses zu einer drastischen Verringerung der Umsatzraten für Ammonium oder Nitrit kommt, die darauf zurückzuführen ist, daß die Stoffwechselaktivität der Mikroorganismen beeinträchtigt wird. Die Beeinträchtigung kann sogar so weit führen, daß die für die Nitrifikation verant­ wortlichen Bakterien absterben oder zumindest für längere Zeit inaktivieren.

Ein Zusammenbruch der Bakterienpopulation hat weit­ reichende Folgen, denn es ist nicht nur die Leistungs­ fähigkeit des Systems für den derzeitigen Augenblick zum erliegen gekommen, vielmehr kann es bis zu mehreren Wochen dauern, bis sich eine wirksame Bakterienkopula­ tion wieder aufgebaut hat. Das Verstreichen einer derart langen Zeit führt aber zu hohen wirtschaftlichen Ver­ lusten.

Zu einer vergleichbaren Situation kommt es beim Start einer neuen Anlage bzw. bei einem nicht kontinuierlichen Nitrifikationsprozeß. Nitrifikanten sind zwar natür­ liche, fast überall vorkommende Bakterien, ihr zahlen­ mäßiges Auftreten in der Natur reicht aber nicht zur industriellen Anwendung. Für einen effizienten Nitri­ fikationsprozeß ist eine Anreicherung dieser Organismen zumindest um den Faktor 100 erforderlich. Eine solche Anreicherung ist naturgemäß aufwendig und abhängig vom verwendeten Ausgangsmaterial, in dem sich die Bakterien befinden. Für gängige Nitrifikationsverfahren wird im allgemeinen Abwasser verwendet, dessen Bakterienpopu­ lation ebenfalls stark variiert und dessen Bestand an Nitrifikanten zahlenmäßig nicht untersucht wird. Die Effizienz eines Nitrifikationsprozesses ist somit bei Anwendung bisheriger Verfahren abhängig von der natür­ lich vorkommenden Bakterienpopulation.

Ammonium, Nitrit und insbesondere auch Nitrat stören nicht nur im Abwasser, sondern müssen z. B. auch aus Trinkwasser eliminiert werden. Insbesondere bei solchen, durch andere Stoffe wenig belasteten Systemen, stellt sich das Problem der Beimpfung und Anreicherung von Nitrifikanten. Einerseits ist eine zusätzliche Belastung mit weiteren Verunreinigungen unerwünscht, andererseits ist das zum raschen Aufwuchs von Nitrifikanten erfor­ derliche Inoculum möglichst groß zu wählen. Der Einsatz biologischer Systeme scheitert daher häufig an dieser Diskrepanz.

Vergleichbare Probleme stellen sich auch in der Aqua­ ristik sowie in der Teichwirtschaft. Hier kommt es regelmäßig zu toxischen Ammoniak bzw. Nitritkonzen­ trationen. Insbesondere werden derartige Konzentrationen beim Überbesatz der Becken oder Teiche erreicht und führen dann sehr rasch zum Fischsterben. Um diese Gefahren zu beseitigen, ist eine regelmäßige Wasserkon­ trolle und ggf. ein Wasseraustausch erforderlich. Diese Maßnahmen sind jedoch sehr zeit- und kostenintensiv. Sie lassen sich auch nicht durch chemische Verfahren er­ setzen.

Zur Lösung dieser Probleme ist es vorstellbar, Rein- oder Mischkulturen von nitrifizierenden Bakterien einzusetzen. Häufig scheitern derartige Vorhaben aber daran, daß zum erforderlichen Zeitpunkt keine aktiven Kulturen vorhanden sind, die unmittelbar verwendet werden können und eine jeweilige Anzucht dieser Bak­ terien nur unter definierten Laborbedingungen möglich ist. Darüber hinaus wäre aufgrund der extrem langen Generationszeiten dieser Organismen von bis zu mehreren Tagen eine entsprechende Anzucht unmittelbar vor der Anwendung unmöglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen solchen Stamm nitrifizierender Bakterien zu kultivieren, der einerseits zur Erzeugung hoher Zellerträge geeignet ist, andererseits sich bei Anzucht unter diesen Be­ dingungen anschließend auf mineralisches oder mit gelösten organischen Substanzen belastetes Medium überführen läßt, ohne daß dadurch zur Wiederaufnahme der Nitrifikationsleistung eine lange lag-Phase entsteht, bzw. die Bakterien überhaupt nicht reaktivieren. Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 5 nennen Ausgestaltungen der Erfindung.

Medien zur Anzucht von Nitritoxidanten

• 1. Mineralisches Grundmedium
  0,5 g NaCl; 0,05 g MgSO₄ · 7 H₂O; 0,15 g KH₂PO₄; 7,0 mg CaCO₃; 0,05 mg (NH₄)₆Mo₇O₂₄ · 4H₂O; 0,15 mg FeSO₄ 7H₂O; ad 1000 ml aqua dest.
• 2. Autotrophes Medium
  Mineralisches Grundmedium; 0,2-2,0 g NaNO₂; pH 7,4-7,6 nach erfolgter Sterilisation.
• 3. Mixotrophes Medium
  Mineralisches Grundmedium; 0,2-2,0 g NaNO₂; 0,55 g Natriumpyruvat; 1,5 g Hefeextrakt; 1,5 g Bacto- Pepton; pH 7,4.
• 4. Hererotrophes Medium
  Mineralisches Grundmedium; 0,55 g Natriumpyruvat; 1,5 g Hefeextrakt; 1,5 g Bacto-Pepton; pH 7,4.

Im Gegensatz zu Ammoniakoxidanten wachsen Nitritoxidan­ ten auch in Gegenwart organischer Substrate. Einige Arten liefern beim mixotrophen oder heterotrophen Wachstum sogar deutlich höhere Zellerträge als unter rein chemolithoautotrophen Bedingungen. So zeichnet sich beispielsweise die Art Nitrobacter hamburgensis durch diese Eigenschaft aus (Arch. Microbiol. 136, 281-283). Unter mixotrophen Anzuchtsbedingungen erreicht der Zell­ ertrag Werte zwischen 30 und 35 mg Gesamtzellprotein/l. Der Zellertrag liegt somit um mehr als das Zehnfache höher als unter rein chemolithoautotrophen Bedingungen.

Nitritoxidanten, die unter heterotrophen Bedingungen ihr Wachstumsoptimum zeigen, sind bislang nicht bekannt und werden im weiteren erstmals durch die neue Art Nitro­ bacter nov. spec. T3 =DSM 4153 beschrieben.

Zur Verwendung des neuen Mikroorganismus im Rahmen der Abwasser- und Trinkwasserreinigung sind hohe Zellmengen erforderlich. Nitrifikanten werden daher unter optimalen Wachstumsbedingungen kultiviert und anschließend zur Erhöhung der Zelldichte zentrifugiert. Das sich er­ gebende Sediment wird anschließend resuspendiert. Grundsätzlich eignen sich zur Resuspension sogenannte "Waschlösungen", die in ihren Zusammensetzungen bis auf die die Energiequelle darstellende Substanz den jewei­ ligen Nährmedien entsprechen. Zusätzlich kann 1 ml Glycerin/l der Suspensionslösung zugefügt werden. Bei der Resuspension werden die Bakterien bevorzugt auf eine Zellkonzentration von 10¹¹ bis 10¹² Zellen/ml ein­ gestellt. Derartige Suspensionen lassen sich dann zur Beaufschlagung von Trägermaterialien verwenden.

Als Trägermaterialien zur Immobilisierung von Nitrifi­ kanten eignen sich offenporige poröse Materialien.

Hierzu zählen Aktivkohle mit einer inneren Oberfläche zwischen 500 und 1500 m²/g, die vorzugsweise in ge­ körnter Form verwendet wird, sowie Zeolithe, die zu den silikatischen Mineralien gehören. Letztere zeichnen sich insbesondere dadurch aus, daß sie das in ihren Gitter­ hohlräumen enthaltene Wasser mit steigender Temperatur abgeben und beim Abkühlen wieder aufnehmen. Darüber hinaus besitzen sie Ionenaustauschereigenschaften bzgl. ihrer relativ frei beweglichen Alkali-, Erdalkali- und Ammoniumionen sowie die Fähigkeit zur Adsorption be­ stimmter organischer Verbindungen. Als Trägermaterial läßt sich auch Sinterglas verwenden. Dieses aus Glaskör­ pern oder Glaspulver hergestellte Material zeichnet sich durch seine mineralischen Bestandteile sowie seine Porösität aus. Letztlich sind auch aus organischen Festkörpern bestehende Ionenaustauscher als Träger­ materialien geeignet. Sie besitzen im allgemeinen eine hydrophile Gelstruktur mit großer Oberfläche und sind als makroporöse Ionenaustauscher besonders geeignet.

Zur Beaufschlagung mit Bakterien werden die Träger­ materialien in den Resuspensionslösungen mit den Zell­ konzentrationen von 10¹¹ bis 10¹² Zellen/ml inkubiert. Die Inkubation erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 20-30°C. Auf Trägermaterialien mit einem Volumen von 10 cm³ werden hierzu 1-5 ml der Bakteriensuspension gegeben, bis die gesamte Flüssigkeit vom Trägermaterial aufgenommen ist. Bei großer Aufnahmekapazität kann die Menge der eingesetzten Bakteriensuspension soweit erhöht werden, bis die maximale Aufnahmekapazität des Trägerma­ terials erreicht ist.

Das mit Bakteriensuspension beaufschlagte Trägermaterial wird anschließend getrocknet. Hierzu wird das Material über einen Zeitraum von beispielsweise 5 Tagen bei einer Temperatur zwischen 18 und 25°C gelagert, so daß eine schonende und gleichmäßige Wasserabgabe erfolgt. Die Trocknung kann auch dadurch beschleunigt werden, daß das beaufschlagte Trägermaterial bei Unterdruck in ent­ sprechenden Unterdruckgefäßen getrocknet wird. Hierdurch kann der Trocknungsprozeß auf 24 h verkürzt werden.

Das getrocknete und mit Bakterien beaufschlagte Träger­ material ist zur weiteren Lagerung möglichst unter Luftabschluß und trocken aufzubewahren. Es empfiehlt sich eine Lagerung in evakuierten und verschweißten Kunststoffbeuteln, die anschließend bei Raumtemperatur oder bei 4°C gelagert werden können.

Das beladene Trägermaterial kann bei Bedarf direkt ver­ wendet werden. Es ist bei der möglichst optimalen Wachs­ tumstemperatur der wäßrigen Lösung zuzugeben, in der die biologischen Umsetzungsprozesse stattfinden sollen.

Bei suboptimaler Temperatur verlangsamt sich der Nitri­ fikationsprozeß. Es lassen sich aber auch unter Ver­ wendung des getrockneten Materials aktive Vorkulturen erzeugen, indem zunächst frisches synthetisches Nähr­ medium beimpft wird und diese Kultur dann der zu rei­ nigenden wäßrigen Lösung zugegeben wird. In beiden Fällen ist es nicht erforderlich, daß die Bakterien zur Aufnahme ihrer Nitrifikationsleistung am Träger immo­ bilisiert bleiben. Sie können sich auch ablösen und als frei bewegliche Zellen stoffwechselphysiologisch aktiv werden.

Der neue Mikroorganismus läßt sich auch zur Nitrifikation in Verbindung mit einer Nitratreduktion verwenden. Hierzu waren bisher mehrstufige biologische Prozesse notwendig, die z. B. bei der Abwasserreinigung neben einer Nitrifikationsstufe eine hiervon räumlich ge­ trennte Denitrifikationsstufe vorsahen. Beide Prozesse, die Nitrifikation und die Denitrifikation wurden von stoffwechselphysiologisch völlig unterschiedlichen Organismengruppen bewirkt. Der Gesamtaufwand zur Stick­ stoffentfernung war daher entsprechend den andersartigen Kulturbedingungen für Nitrifikanten und Denitrifikanten erheblich.

Nitrifikanten sind unter bestimmten Voraussetzungen auch in der Lage, Nitrat bzw. Nitrit zu reduzieren und gas­ förmige Stickstoffverbindungen wie N₂O, NO oder NO₂ freizusetzen. Entscheidend hierfür ist eine Verringerung des Sauerstoffpartialdruckes im Kulturmedium. Beide Prozesse, die Nitrat- bzw. Nitritreduktion und die Ni­ trifikation laufen nebeneinander her, wobei sich in wenig oder nicht gerührten Kulturen Zonen unterschied­ licher, d.h. höherer und niedrigerer Sauerstoffpartial­ drucke ergeben. In den Zonen höherer Sauerstoffpartial­ drucke findet dann die Nitrifikation statt, während in Zonen niedriger Sauerstoffpartialdrucke die Nitrit- bzw. Nitratreduktion erfolgt.

Ebenso lassen sich immobilisierte Nitrifikanten für ein derartiges Verfahren zur gekoppelten Nitrifikation/ Nitrit- bzw. Nitratreduktion verwenden. Ein besonderer Vorteil von immobilisierten Zellen ergibt sich dadurch, daß die Mikroorganismen gezielt an Orte bestimmter Sauerstoffpartialdrucke geführt und dort zu entsprechen­ den Stoffwechselleistungen gebracht werden können. Eine Stickstoffelimination läßt sich somit einstufig mit relativ einfachen Mitteln ohne zu verändernde Milieuver­ hältnisse erreichen.

Bei den meisten bisher isolierten Stämmen nitrifi­ zierender Bakterien ist die Nitrifikationsleistung trotz hoher Zellmengen sehr gering. Dies ist als Folge des Milieuwechsels von Komplexmedium zu annähernd litho­ autotrophen Bedingungen zu erklären. Auch der plötzliche z. B. bei der Anwendung in Aquarien auftretende relativ hohe Sauerstoffpartialdruck, der einer Sauerstoff­ sättigung des Wassers annähernd gleichkommt, trägt zur Beeinträchtigung der Nitrifikationsleistung insbesondere bei den Nitritoxidanten bei. Sämtliche bisher bekannte Arten von Nitrobacter zeigen dieses ungünstige Verhalten.

Der neue Mikroorganismus Nitrobacter nov. spec. T3 verhält sich dagegen völlig anders. Dieser Organismus unterscheidet sich zwar morphologisch kaum von bis­ herigen Arten, er zeigt aber deutliche physiologische, biochemische und genetische Besonderheiten. Sein we­ sentliches Unterscheidungsmerkmal ist das Wachstums­ verhalten auf heterotrophem Medium sowie in Gegenwart von Nitrit. Diese und weitere Merkmale des neuen Mi­ kroorganismus sind in den abhängigen Ansprüchen be­ schrieben und nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 bis 4 Wachstumskurven der Art Nitrobacter nov. spec. T3 nach heterotropher Anzucht in Gegenwart unter­ schiedlicher Nitritkonzentrationen,

Fig. 5 die schematische Darstellung einer gelelektrophoretischen Trennung der Membran­ proteine aus N. nov. spec. T3 im Vergleich zu N. hamburgensis X14 und

Fig. 6 die schematische Darstellung einer gelelek­ trophoretischen Trennung der DNA aus N. nov. spec. T3 im Vergleich zu Nitrobacter hamburgensis X14.

In Fig. 1 ist die Wachstumskurve von Nitrobacter nov. spec. T3 nach heterotropher Anzucht dargestellt. Diese Kurve zeigt eine typische lag-Phase zu Beginn des Ver­ laufs, eine sich daran anschließende logarithmische Phase sowie schließlich eine stationäre Phase mit einem Plateau nach 45 Tagen. Der erreichte Zellertrag liegt mit 50 mg Gesamtzellprotein/l um ca. 60% höher als bei N. hamburgensis, der von allen Stämmen nitrifizierender Bakterien das bislang beste Wachstum zeigte.

Eine weitere physiologische Besonderheit der neuen Art N. nov. spec. T3 ist in den Fig. 2 bis 4 dargestellt. Sie zeigen Wachstumskurven für diesen Organismus in Gegenwart unterschiedlicher Nitritkonzentrationen. In allen Fällen geht mit einer Abnahme der Nitritkonzen­ tration eine Proteinzunahme einher, wobei der nach 45 Tagen erreichte Zellertrag im Vergleich zur hetero­ trophen Anzucht mit zunehmender Ausgangskonzentration von Nitrit geringer wird. Fig. 2 zeigt das Wachstum bei einer anfänglichen Nitritkonzentration von 0,5 g NaNO₂/l. Der Zellertrag erreicht nach 45 Tagen einen Vergleichswert von etwa 36 mg Gesamtzellprotein/l und steigt im weiteren Verlauf bis auf etwa 38 mg Gesamt­ zellprotein/l an. Das eingesetzte Nitrit ist nach 15 Tagen oxidiert. Der Wachstumskurve nach Fig. 3 liegt ein Versuch mit einer Nitritkonzentration von 1,0 g NaNO₂/l zugrunde. Die Wachstumgskurve zeigt nunmehr keinen gewohnten Verlauf. Es existiert keine logarithmische Wachstumsphase. Der Proteingehalt steigt langsam und unregelmäßig an und erreicht nach 45 Tagen einen Wert von ca. 21 mg Gesamtzellprotein/l. Die eingesetzte Nitritkonzentration hemmt das Wachstum signifikant. Das eingesetzte Nitrit ist erst nach 29 Tagen verbraucht. Eine extreme Wachstumshemmung verdeutlicht Fig. 4. Obgleich das eingesetzte Nitrit mit annähernd gleicher Umsatzrate wie bei den in Fig. 2 und 3 dargestellten Versuchen oxidiert wird, steigt der Proteingehalt hier kaum an. Erst nach 39 Tagen als die Nitritkonzentration auf 0,5 g NaNO₂/l abgefallen war, konnte eine geringe Proteinzunahme gemessen werden. Der Vergleichswert nach 45 Tagen beträgt ca. 13 mg Gesamtzellprotein/l und liegt damit im Vergleich zu heterotrophen Anzucht um den Faktor 4 niedriger. Dieses Wachstumsverhalten unter­ streicht die starke heterotrophe Potenz dieser Art, was allerdings nicht zu Lasten des lithoautotrophen Wachs­ tums geht. Chemolithoautotroph wächst dieser Organismus im Vergleich zu übrigen Vertretern dieser Gattung ähnlich.

Eine wesentliche Eigenschaft zeichnet N. nov. spec. T3 dadurch aus, daß nur relativ kurze Anpassungszeiten erforderlich sind, um bei veränderten Sauerstoffpartial­ drucken, insbesondere Erhöhungen, zu nitrifizieren. Der Nachteil einer mangelnden Adaptationsleistung bei her­ kömmlichen Arten beeinträchtigt, wie bereits dar­ gestellt, die Nitrifikation. Durch die Verwendung dieses neuen Bakteriums wird erstmalig die Beeinträchtigung durch "Sauerstoffstreß" bei Nitritoxidanten überwunden.

Auch die Induktion der Nitritoxidoreduktaseaktivität läßt sich messen. Nitritoxidoreduktase ist das mem­ brangebundene Schlüsselenzym der Nitritoxidation. Es ist nach bisherigen Kenntnissen induzierbar sowohl durch Nitrit als auch durch Nitrat. Seine Aktivität läßt sich dagegen durch die Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks steigern. Mikrokalorimetrische Versuche haben ergeben, daß für N. nov. spec. T3 8 bis 10 Stunden ausreichen, um nach Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks bis zur Sauerstoffsättigung eine Induktion der Nitritoxidoreduk­ taseaktivität zu erreichen, die aufgrund einer meßbaren Wärmeentwicklung bei der Nitritoxidation erkennbar ist.

Gegenüber allen anderen Stämmen der Gattung Nitrobacter zeigt N. nov. spec. T3 auch eine biochemische Besonder­ heit, die in einer gelelektrophoretischen Trennung der Membranproteine deutlich wird. Fig. 5 zeigt eine SDS- Polyacrylamidgelelektrophorese dieser Proteine. Die große Untereinheit der Nitritoxidoreduktase hat bei allen bislang untersuchten Stämmen ein relatives Mole­ kulargewicht von 115 000. Bei N. nov. spec. T3 weicht das Molekulargewicht hiervon ab und liegt bei ca. 130 000. Aber auch andere Membranproteine sind in ihrem relativen Molekulargewicht verändert. So besitzt die 2. Untereinheit der terminalen Oxidase, das Cytochrom aa₃, bei N. nov. spec. T3 ein mit 27 000 um ca. 1000 geringes relatives Molekulargewicht als in den übrigen Fällen. Das membrangebundene Cytochrom c liegt hingegen nach gelelektrophoretischer Trennung etwas oberhalb der auch für alle anderen Arten typischen Vergleichsbande aus N. hamburgensis X14.

Genetisch wird N. nov. spec. T3 ferner durch den Besitz eines großen Plasmides charakterisiert. Plasmide sind bei Nitrobacter bislang nur bei Stämmen der Art N. hamburgensis nachgewiesen worden. Sämtliche untersuchten Stämme der Art N. winogradskyi sind dagegen plasmidfrei. Diese Tatsache hat im Laufe der Zeit dazu geführt, den Besitz zumindest bestimmter Plasmide wie beispielsweise im Falle von N. hamburgensis als Artcharakteristikum zu deuten. Beide bislang bekannten Stämme dieser Art zeigen ein identisches Plasmidmuster aus drei verschieden großen Plasmiden pPB11, pPB12, pPB13 bzw. pPB21, pPB22 und pPB23 mit Molekulargewichten von 76, 124 bzw. 182 MD (Pohl, Dissertation, Universität Hamburg, 1986).

N. nov. spec. T3 weist dieses Plasmidmuster nicht auf, sondern besitzt nur ein Plasmid. Gelelektrophoretische Molekulargewichtsbestimmungen ergeben für dieses Plasmid ein relatives Molekulargewicht von 80 ± 3 MD. Fig. 6 zeigt, schematisch dargestellt, eine gelelektropho­ retische Trennung der Plasmide aus N. hamburgensis und N. nov. spec. T3 nach Cäsiumchlorid-Ethidiumbromid -Dichtegradientenzentrifugation. Das Plasmid aus N. nov. spec. T3 genannt pPB31, zeigt dabei eine relative Mobilität die zwischen der der Referenzplasmide pPB11 und pPB12 liegt. Hieraus läßt sich das Molekulargewicht von 80 ± 3 MD ermitteln.

Der Besitz genau eines Plasmides ist für N. nov. spec. T3 charakteristisch. Es fällt auf, daß dieses Plasmid pPB3l auch bei unterschiedlichen Anzuchtsbedingungen stabil ist. Ein Plasmidverlust konnte auch ohne zusätz­ lichen Selektionsdruck nicht beobachtet werden. Selbst der Einsatz mutagener Agenzien führte nicht zu einem Auftreten plasmidfreier Mutanten. Es ist daher an­ zunehmen, daß bei der Kultivierung von N. nov. spec. T3 unter den angegebenen Bedingungen eine Expression stoffwechselphysiologisch relevanter Plasmidgene er­ reicht und somit ein Selektionsdruck zur gezielten Plasmidreplikation entsteht. Daß sich N. nov. spec. T3 aber genotypisch von allen bisher bekannten Nitritoxi­ danten durch den Besitz dieses Plasmides unterscheidet, läßt die Plasmidfunktion naheliegend mit den physio­ logischen Leistungen dieses Bakteriums in Verbindung treten. Einem plasmidfreien Stamm wird es somit an den wesentlichen Stoffwechselleistungen fehlen.

N. nov. spec. T3 bietet nicht nur bei der Anwendung der Nitrifikation Vorteile gegenüber bisher bekannten Nitritoxidanten, sondern zeichnet sich auch durch lange Zeiten stoffwechselphysiologischer Aktivität in ruhenden Kulturen aus. So sind z. B. mikroaerophil auf heterotrophem Medium kultivierte Zellen noch nach drei Monaten aktiv. Sie lassen sich nach dieser und noch nach längerer Zeit lithotroph in sauerstoffreichem Medium kultivieren und beginnen dort nach wenigen Tagen mit der Nitrifikation. Diese besondere Stoffwechselleistung, das überdurchschnittlich gute Wachstum unter heterotrophen Bedingungen sowie die sich daran anschließende lithotrophe Nitrifikation ohne längere Adaptationszeiten zeichnen diesen Organismus ebenso aus wie seine Sauer­ stofftoleranz nach mikroaerophiler Anzucht.

Claims (5)

1. Mikroorganismus der Gattung Nitrobacter, hinterlegt bei der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen, D-3400 Göttingen mit der Eingangsnummer DSM 4153.

2. Plasmid-DNA aus dem Mikroorganismus der Gattung Nitrobacter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmid-DNA in vivo in kovalent-geschlossen­ circulärer Form vorliegt, und, ausgehend von dem elektrophoretischen Wanderungsverhalten in einem 0,5 %igen Agarose-Gel, das Molekulargewicht 80 ± 3 MD besitzt.

3. Plasmid-DNA nach Anspruch 2, erhältlich durch in vivo Replikation in dem Mikroorganismus der Gattung Nitrobacter nach Anspruch 1 durch aerobe oder mikro­ aerophile Anzucht der Zellen unter lithoautotrophen, mixotrophen oder heterotrophen Kulturbedingungen.

4. Plasmid-DNA nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmide ohne zusätzlichen Selektionsdruck identisch repliziert und auf Tochter­ zellen übertragen werden können.

5. Verwendung des Mikroorganismus der Gattung Nitro­ bacter nach Anspruch 1 zur Abwasser- und/oder Trink­ wasserreinigung.