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Fluorescence in-situ Hybridisation (FISH)

Biochemical Methods

Einsatzbereich / Messprinzip

In den letzten Jahren steigt die Bedeutung der Fluoreszenz in-situ Hybridisierung (FISH) als kultivierungsunabhängige, schnelle und hochspezifische Methode für viele Bereiche der Mikrobiologie und der Umweltwissenschaften. Ursprünglich in der Medizin entwickelt wird die FISH-Technik neben der Detektion von pathogenen Mikroorganismen in menschlichen und tierischen Geweben für die Identifizierung und Quantifizierung von Mikroorganismen in Umweltproben eingesetzt.

Die Fluoreszenz in-situ Hybridisierung ist eine Methode, bei der einzelne Bakterienzellen mit Hilfe sogenannter Oligonukleotidsonden ohne Kultivierung direkt identifiziert werden können. Die Oligonukleotidsonden sind einzelsträngige Nukleinsäuren, die spezifisch an definierte Zielnukleinsäuren binden (hybridisieren). Diese Sonden sind mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert, der die Detektion und Identifizierung der Bakterien mittels eines Epifluoreszensmikroskops ermöglicht, vgl. Abbildung 1.


Abbildung 1: Vorgehensweise bei der Fluoreszenz in-situ Hybridisierung (Quelle: Amann 2002)

Ergebnisbeispiel

Bei einer erhöhten Salzkonzentration (13 mg/L) sind im Vergleich zum Kontrollreaktor Unterschiede in der nitrifizierenden Bakterienpopulation zu detektieren; in Abbildung 2 ist ein gehäuftes Auftreten von Ammonium-Oxidierern, insbesondere halotoleranter Nitrosomonas zu sehen.



Abbildung 2: Mikroskopische Mehrkanalaufnahmen von Biofilmproben unter erhöhter Chloridkonzentration: Hybridisierung mit den Sonden Ntspa712 (Nitrospira, rot), Nso190 (Ammonium-Oxidierer, dunkelgrün) und Neu (halotolerante Nitrosomonas, hellgrün) in Kombination mit der DAPI-Färbung (Gesamtzellzahl) bei einer Salzkonzentration von ca. 13 mg/L Chlorid.

Veröffentlichungen / weiterführende Literatur

Haseborg, E.t., Frimmel, F.H.:
Impact of Selected Pollutants in Synthetic Industrial Wastewater on Nitrifying Biofilms in Fixed Bed Biofilm Reactors-Visualized with Fluorescence In-Situ Hybridization.
Analytical Letters 40, 1473-1486.

…weitere aus der Wasserchemie siehe hier.

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