DE102005056670A1

DE102005056670A1 - Kontrolle von Cyanobakterien

Info

Publication number: DE102005056670A1
Application number: DE102005056670A
Authority: DE
Inventors: Arno Cordes; Björn-Oliver JACKISCH
Original assignee: Sued Chemie AG
Current assignee: Sued Chemie AG
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2007-05-31

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von mindestens einem Bakterium der Art Brevibacillus parabrevis zur Kontrolle bzw. Verringerung der Konzentration oder Proliferation von Cyanobakterien.

Description

Bestimmte Cyanobakterien, wie z.B. Microcystis aerigunosa oder Spirulina subsalsa sezernieren Stoffe, die für verschiedenste Organismen stark toxisch sein können (vgl. z.B. Repavich, W.M. et al. (1990) Water Research, 24, 225-231 oder Lightner, D.V. (1978) Journal of Invertebrate Pathology 32, 139-150). Weiterhin können sezernierte Metaboliten, wie z.B. 2-Methylisoborneol dazu führen, dass Trinkwasser ungenießbar wird (Terauchi, N. et al. (1995) Water Sci. Technol. 31, 229-235), oder den Geschmack von Organismen, die in Aquakulturen angezogen werden, nachteilig beeinflussen (siehe z.B. Boyd, C.E. (2003) ACS Symposium Series, 848 oder Lovell, R.T. und Broce, D. (1985) Aquaculture, 50, 169-174).

Es ist daher von wirtschaftlichem Interesse, die Konzentration und/oder Proliferation von Cyanobakterien, speziell Microcystis aerigunosa, zu kontrollieren bzw. so gering wie möglich zu halten.

Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, die Konzentration und/oder Proliferation von Cyanobakterien, speziell Microcystis aerigunosa, so gering wie möglich zu halten.

Nach einem ersten Aspekt wird diese Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst.

So wurde überraschend gefunden, dass durch die Verwendung mindestens eines Bakteriums der Art Brevibacillus parabrevis eine besonders effiziente Kontrolle bzw. Verringerung der Konzentration oder Proliferation von Cyanobakterien, insbesondere in Aquakulturen, erzielt werden kann. weiterhin ist vorteilhaft, dass Brevibacillus parabrevis gleichzeitig nicht nur ein für aquatische Organismen harmloses Bakterium darstellt, sondern auch eine positive gesundheitsfördernde Wirkung bei aquatischen Organismen und eine Bekämpfung von wichtigen Pathogenen aquatischer Organismen wie Vibrio harveyi bereitstellt.

Der erfindungsgemäße Einsatz von mindestens einem Bakterium der Art Brevibacillus parabrevis kann bei bereits vorliegenden Cyanobakterien (in Aquakulturen) oder prophylaktisch bzw. vorbeugend erfolgen. Was unter Cyanobakterien (auch „Blaualgen" genannt), insbesondere Microcystis aerigunosa, zu verstehen ist, ist dem Fachmann bekannt und muss nicht näher erläutert werden.

Die erfindungsgemäße Anwendung erfolgt vorzugsweise bei Aquakulturen, insbesondere zur Züchtung oder Aufbewahrung von aquatischen Organismen. In der Praxis werden häufig kommer zielle Aquakulturen, insbesondere in Becken, Behältern, Wannen, Käfigen, Aquarien, Tanks, Teichen oder dergleichen im Vordergrund stehen. Natürlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch bei der privaten Haltung oder Züchtung aquatischer Organismen nützlich.

Bevorzugte aquatische Organismen, bei denen die erfindungsgemäße Verwendung durchgeführt werden kann, umfassen, ohne Beschränkung hierauf, Crustaceen, z.B. Penaeus spec. (Shrimps), Fische, Wasserpflanzen, Mollusken.

Erfindungsgemäß werden vorzugsweise lebende Zellen von Brevibacillus parabrevis eingesetzt. Vorzugsweise handelt es sich weiterhin um vermehrungsfähige Zellen. Nach einem Aspekt können jedoch auch tote oder zerstörte Zellen, z.B. durch Hitzesterilisation, Lyse oder Fragmentierung zerstörte bzw. nicht mehr vermehrungsfähige Zellen von Brevibacillus parabrevis verwendet werden. Die Menge bzw. Konzentration der erfindungemäß eingesetzten Zellen (Kulturen) von Brevibacillus parabrevis kann in weiten Grenzen schwanken, wird in der Regel jedoch vorzugsweise bei mindestens 10^1, vorzugsweise mindestens 10² Zellen pro ml des zu behandelnden Aquakulturmediums, insbesondere Wasser, liegen.

Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das mindestens eine Bakterium der Art Brevibacillus parabrevis in Form einer Zusammensetzung enthaltend mindestens ein Bakterium der Art Brevibacillus parabrevis eingesetzt. Vorzugsweise enthält 1 g der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mindestens 10³ Zellen, insbesondere 10⁴ Zellen, weiter bevorzugt mindestens 10⁵ Zellen (oder Sporen), weiter bevorzugt mindestens 10⁶ Zellen (oder Sporen), weiter bevorzugt mindestens 10⁷ Zellen (oder Sporen), weiter bevorzugt mindestens 10⁸ Zellen (oder Sporen).

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann Brevibacillus parabrevis zusammen mit anderen, probiotisch wirkenden Mikroorganismen eingesetzt werden, wie z.B. Spezies der Gattung Bacillus oder Lactobacillus, Vibrio, Cellulomonas, Pseudomonas oder Bifidobacterium spp. Probiotische Bakterien können z.B. ausgewählt sein aus Stämmen von: Bacillus subtilis, Bacillus laterosporus, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus licheniformis, Bacillus azotoformans, Bacillus circulans, Bacillus pumilus, Bacillus firmus, Paenibacillus polymyxa, Paenibacillus macarans oder Alteramonas spp., Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei, Lactobacillus casei subsp. tolerans, Lactobacillus jensenii, Bifidobacterium bifidum, Vibrio alginolyticus, Pseudomonas stutzeri.

Weiterhin können nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform beliebige andere zusätzliche Komponenten in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten sein, wie z.B. Futtermittelbestandteile, veterinärmedizinische Komponenten wie Antibiotika, Fungizide oder dergleichen, Vitamine, Nährstoffe, Färbemittel, oder ähnliches. Solche Zusätze sind dem Fachmann auf diesem Gebiet geläufig und können leicht in Abhängigkeit von dem jeweils interessierenden aquatischen Organismus, der Form der Aquakultur oder der gewünschten Dosiereinheit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung gewählt werden und auch positive Wirkungen zusätzlich zu Brevibacillus parabrevis erzielen.

Allgemeinen kann die erfindungsgemäß eingesetzte Zusammensetzung eine flüssige oder feste Zusammensetzung darstellen. Die Form und (Dosier-)Größe der Zusammensetzung kann dabei je nach der gewünschten Anwendung beliebig gewählt werden. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dabei z.B. eine Zugabe in das Wasser bzw. Kulturmedium erfolgen. Genauso ist eine Behandlung der einzelnen Bestandteile der Aquakultur bzw. der eingesetzten Behältnisse, Rohre, Pumpen, Wannen, Becken, Käfigen, Aquarien, Tanks, Teichen oder dergleichen möglich. Auch hier kann die Zusammensetzung in flüssiger oder fester Form eingesetzt oder beispielsweise aufgesprüht werden. Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Behandlung mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung an Stellen der Aquakultur durchgeführt, an denen die Cyanobakterien vornehmlich anzutreffen sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zusammensetzung auf die Aquakultur bzw. Teile oder Oberflächen der Becken oder Behältnisse aufgesprüht, aufgetragen oder in ähnlicher Weise aufgebracht.

Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform erfolgt ein Einbringen in fester Form in oder auf das Wasser, die Becken- oder Behälteroberflächen, oder vorhandenes Sediment oder dergleichen. Die Aufbringung bzw. Einbringung der Zusammensetzung kann auch direkt auf die Cyanobakterien erfolgen.

Es ist grundsätzlich möglich, dass die Zusammensetzung vor, während oder nach der Kultivierung der aquatischen Organismen eingebracht wird. Soweit Cyanobakterien häufig beim Neueinrichten bzw. Wasserwechsel in Aquakulturen auftreten, erfolgt die Zugabe vorzugsweise beim Neueinrichten oder Wasserwechsel in der Aquakultur.

Das mindestens eine Bakterium der Art Brevibacillus parabrevis kann allgemein in jeder beliebigen Form eingesetzt werden (auch auf einem festen Trägermaterial), vorzugsweise in Form einer Bakterienkultur, eines Bakterienkonzentrats, einer Impfkultur, oder in Form von Sporen oder Lyophilisaten von Brevibacillus parabrevis. Vorzugsweise sind in der Zusammensetzung lebensfähige bzw. vermehrungsfähige Zellen oder Spo ren von Brevibacillus parabrevis, auch in lyophilisierter Form, enthalten. Soweit Sporen verwendet werden, kann eine Induktion der Germination, insbesondere durch Hitzebehandlung der Zusammensetzung, vor dem Einbringen in die Aquakultur sinnvoll sein. Es können auch Teile, z.B. Zellfragmente oder Zellextrakte von Brevibacillus parabrevis eingesetzt werden.

Brevibacillus parabrevis als solches ist dem Fachmann geläufig und kommerziell erhältlich. Ein besonders geeignetes Isolat (Isolat 2) von Brevibacillus parabrevis wurde am 16.12.2004 unter der Hinterlegungsnummer DSM 16986 auf den Namen der Süd-Chemie AG, München, DE, gemäß Budapester Vertrag bei der DSMZ-Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Mascheroder Weg 1b, D-38124 Braunschweig, hinterlegt.

Nach einem bevorzugten Aspekt betrifft die vorliegenden Erfindung ein Verfahren, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

a) Bereitstellung einer Zusammensetzung, enthaltend mindestens ein Bakterium der Art Brevibacillus parabrevis,
b) in-Kontakt-Bringen der Zusammensetzung aus (a) mit Cyanobakterien, insbesondere in einer Aquakultur.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Zusammensetzung dem Wasser bzw. dem Aquakultur-Medium direkt zudosiert, gegebenenfalls über einen vorhandenen Wasseraustauschkreislauf oder ein Pumpensystem, bzw. unter Vermischen der Zusammensetzung mit dem Wasser bzw. Aquakultur-Medium.

Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung vor, während oder nach der Kultivierung der aquatischen Organismen eingebracht werden. So wird bei Aquakulturen in der Regel nach der Ernte der aquatischen Organismen eine Reinigung der Anlagen durchgeführt. In vielen Fällen kann es sinnvoll sein, daher vor dem Einsetzen einer neuen Generation aquatischer Organismen in die Aquakultur das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.

Die Erfindung wird nun anhand der nachstehenden nicht beschränkenden Beispiele näher erläutert:

BEISPIELE
Nachweis der Inhibierung von Microcystis aerigunosa
Microcystis aerigunosa wurde in einer Vorkultur bis zu einer Zelldichte von 10⁶ Zellen pro Milliliter angezogen. Dazu wurden 200 ml HBPD-Wasser (Zusammensetzung s.u.) mit dem Microorganismus inokuliert und bei 25°C im 12 h Licht/Dunkelrhythmus inkubiert. Für den Nachweis der Inhibierung wurden 200 ml HBPD-Wasser mit einer Microcystis aerigunosa Konzentration von 10³ Zellen/ml in 1000 ml Schüttelkolben ohne Schikanen vorgelegt. Die Anzucht wurde im 12h Licht/Dunkel-Rhythmus bei 25°C unter Schütteln durchgeführt. Zusammensetzung HBPD-Wasser: Leitungswasser mit:

pH-Wert: 7,8
Härte: °dH ca. 7,5
Konduktivität: 54,8 mS/m

Bei der Nullprobe erfolgte kein Zusatz von Brevibacillus parabrevis. In der Versuchsreihe „Brevibacillus" wurden 4 μl einer Vorkultur von Brevibacillus parabrevis zugegeben, die bis zu einer Zelldichte von 4.0·10⁸ Zellen/ml angezogen worden war. Die Ausgangskonzentration von Brevibacillus parabrevis in diesen Versuchen betrug somit 8·10³ Zellen/ml. Die Anzucht der Vorkultur von Brevibacillus parabrevis erfolgte in SWM1-Medium bei 30°C und 150 rpm.
Alle eingesetzten Brevibacillus parabrevis wurden vor dem Einsatz in den Versuchen auf SWM 1-Agar frisch ausgestrichen und davon ausgehend in SMW 1-Flüssigmedium vorkultiviert.

*Meerwasser: 19 g Meersalz in 500 ml VE-Wasser

Die Zellzahl von Microcystis aerigunosa wurde wie folgt bestimmt: 1 ml der Kultur wurde abgenommen. 20 μl davon wurden unverdünnt auf eine Zählkammer nach Thoma unter das Deckgläschen gegeben, so dass sich ein Film zwischen Zählkammer und Deckgläschen ausbildete. Bei einer Vergrößerung von 1:400 wurden dann die Zellen nach folgendem Schema ausgezählt: es wurden zufällig 16 Kleinquadrate aus einer Gesamtzahl von 256 Kleinquadraten gewählt und die Zellzahl in den ausgewählten Kleinquadraten durch Auszählen bestimmt. Die Zellzahlen wurden gemittelt und die Mikroorganismen-Konzentration nach folgender Formel bestimmt (Fläche eines Kleinquadrates: 0,0025 mm²; Kammerhöhe 0,1 mm):
Versuchsergebnisse
Die Ergebnisse sind in den nachfolgenden Tabellen 1 (Nullprobe) und 2 (Vergleichsprobe mit Zugabe von Brevibacillus parabrevis), jeweils für zwei parallele Proben (A und B), zusammengefasst.
Tabelle 1: Wachstum Microcystis aerigunosa ohne Zugabe von Brevibacillus parabrevis (Nullprobe)

„Z"=Zellen; „E+XX" = ·10^xx

Tabelle 2: Wachstum Microcystis aerigunosa mit Zugabe von Brevibacillus parabrevis (Vergleichsprobe)
Die Ergebnisse zeigen deutlich die Reduktion des Wachstums von Microcystis aerigunosa bei Zugabe von Brevibacillus parabrevis. Andere Bacillus spec. zeigten deutlich schlechtere Ergebnisse.

Claims

Verwendung von mindestens einem Bakterium der Art Brevibacillus parabrevis zur Kontrolle bzw. Verringerung der Konzentration oder Proliferation von Cyanobakterien.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass lebende, vorzugsweise vermehrungsfähige Zellen von mindestens einem Bakterium der Art Brevibacillus parabrevis eingesetzt werden.
Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in einer Aquakultur zur Zucht oder Aufbewahrung von aquatischen Organismen.
Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den aquatischen Organismen um pflanzliche oder tierische Organismen handelt, insbesondere Crustaceen, wie z.B. Penaeus spec. (Shrimps), Fische, Wasserpflanzen oder Mollusken.
Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aquakultur in einem Behälter, einer Wanne, einem Becken, einem Käfig, einem Aquarium, einem Tank, einem Teich oder dergleichen, erfolgt.
Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bakterium der Art Brevibacillus parabrevis in Form einer flüssigen oder festen Zusammensetzung eingesetzt wird.
Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zusammensetzung das mindestens eine der Art Brevibacillus parabrevis auf einem festen Träger immobilisiert ist.
Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung enthält: eine Bakterienkultur oder ein Bakterienkonzentrat, eine Impfkultur, Sporen, ein Lyophilisat, Zellfragmente oder Zellextrakte von Brevibacillus parabrevis, sowie Mischungen daraus.
Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zusammensetzung weitere Bestandteile enthalten sind, insbesondere andere Probiotika wie probiotische Mikroorganismen, Futtermittelbestandteile, veterinärmedizinische Komponenten wie Antibiotika oder dergleichen, Vitamine, Nährstoffe, Bindemittel, Enzyme, Biopolymere wie Alginate, Färbemittel, Fungizide oder dergleichen.
Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mindestens einen Bakterium der Art Brevibacillus parabrevis um das Isolat 2 gemäß den Hinterlegungen DSM 16410 bzw. DSMZ 16986 handelt.
Verfahren zur Kontrolle bzw. Verringerung der Konzentration oder Proliferation von Cyanobakterien, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: (a) Bereitstellung einer Zusammensetzung, enthaltend mindestens ein Bakterium der Art Brevibacillus parabrevis, (b) in-Kontakt-Bringen der Zusammensetzung aus (a) mit Cyanobakterien, insbesondere in einer Aquakultur.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung dem Wasser bzw. Aquakultur-Medium direkt zudosiert wird, gegebenenfalls über einen vorhandenen Wasseraustauschkreislauf, oder unter Vermischen der Zusammensetzung mit dem Wasser bzw. Aquakultur-Medium.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung auf die Aquakultur bzw. Teile oder Oberflächen der Becken oder Behältnisse aufgesprüht, aufgetragen oder in ähnlicher Weise aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einbringen in fester Form in oder auf das Wasser, die Becken- oder Behälteroberflächen, oder vorhandenes Sediment oder dergleichen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung vor, während oder nach der Kultivierung der aquatischen Organismen eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auf- bzw. Einbringung der Zusammensetzung direkt auf die Cyanobakterien erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration von Brevibacillus parabrevis, nach dem Kontaktieren mit den Cyanobakterien bzw. der Zugabe der Zusammensetzung zu dem Aquakultur-Medium bei mehr als 10²/ml, vorzugsweise mehr als 10³/ml liegt.