Nachweis und ökologische Evaluation des klimarelevanten Metaboliten Dimethylsulfoniumpropionat (DMSP) in Phytoplankton und Meerwasser

Spielmeyer, Astrid GND

Die zwitterionische Verbindung Dimethylsulfoniumpropionat (DMSP), ein zentraler Schwefelmetabolit im marinen Ökosystem, wird vorwiegend anhand von indirekten Analysemethoden quantifiziert (basenmediierte Freisetzung von Dimethylsulfid (DMS), Analyse von DMS via Gaschromatographie). Da jedoch bereits auch andere potentielle biogene DMS-Vorstufen nachgewiesen wurden, wurden in dieser Arbeit mehrere LC/MS-Methoden für die direkte DMSP-Bestimmung entwickelt und validiert. Ein Vergleich der direkten und indirekten Bestimmung von DMSP zeigte, dass DMSP zwar die dominante, aber nicht die einzige DMS-Quelle im Phytoplankton darstellt. Als weitere DMS-Vorstufen konnten Gonyol und DMS-Acetat nachgewiesen werden. Anhand der Diatomee Skeletonema marinoi konnte gezeigt werden, dass der DMSP-Zellgehalt von einer Vielzahl von Faktoren (Nährstoff-Verfügbarkeit, Tagesrhytmus, Wachstumsphase) beeinflusst wird. Ein Vergleich der direkten Analyse von DMSP mit indirekten Methoden zeigte, dass im Verlauf des Kulturwachstums andere DMS-Vorstufen an Bedeutung gewinnen. Mit Hilfe von 13C2D6-DMSP konnte der Aufnahmemechanismus dieser Verbindung in verschiedenen Phytoplankton-Kulturen analysiert werden. Die Aufnahme von DMSP erfolgte direkt und ohne vorherige Transformation und konnte auch bei Organismen beobachtet werden, die kein DMSP synthetisieren. Außerdem wurde die Auswirkung von zwei Faktoren des Klimawandels (höhere Temperatur, höherer CO2-Gehalt der Luft) auf DMSP untersucht. Diatomeen (Thalassiosira pseudonana, Phaeodactylum tricornutum) zeigten mit Erhöhung der Temperatur und des CO2-Gehaltes abnehmende DMSP-Werte. Bei Erhöhung beider Faktoren zeigten zwei Stämme der Kalkalge Emiliania huxleyi eine erhöhte DMSP-Produktion, eine Temperaturerhöhung allein hatte jedoch keinen Einfluss. Diese Ergebnisse zeigen, wie komplex der Einfluss von Temperatur und CO2-Gehalt schon auf einen einzelnen Metaboliten sein kann. Diese Komplexität wird durch synergetische Effekte zusätzlich erhöht.

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Spielmeyer, Astrid: Nachweis und ökologische Evaluation des klimarelevanten Metaboliten Dimethylsulfoniumpropionat (DMSP) in Phytoplankton und Meerwasser. 2011.

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