Zeitschrift für Allgemeine Mikrobiologie: Volume 24, Number 9 [Reprint 2021 ed.] 9783112565667, 9783112565650

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ZEITSCHRIFT FÜR ALLGEMEINE MIKRQ-BIOLOGIE AN INTERNATIONAL JOURNAL ON MORPHOLOGY, PHYSIOLOGY, GENETICS, AND ECOLOGY OF MICROORGANISMS VOLUME 24 • 1984 • NUMBER 9

AKADEMIE-VERLAG ISSN 0044-2208

Z. allg. Mikrobiol., Berlin 24 (1984) 9, 585 - 6 6 4

BERLIN EVP 2 0 , - M

Instructions to Authors 1. The journal publishes original papers, short communications, and review articles. Submission of a paper implies that it has not been published or has not been submitted for publication elsewhere. Manuscripts should be sent in duplicate with one set of the original illustrations to the Editor-in-Chief: Prof. Dr. U. Taubeneck, DDR-6900 Jena, Beutenbergstr. 11. 2. Manuscripts should preferably been written in English but may also be submitted in German. They should be typed double-spaced and be accompanied by a title page comprising: name and address(es) of the institution(s) where the work was done, title of the paper, and the complete name(s) of the author(s). Each paper must begin with a brief summary in English. Original papers should be divided into sections headed: Introduction, Materials and Methods, Results, Discussion, Acknowledgements, and References. A short title for use as running head should be provided. The exact mailing address of the author to whom correspondence, reprint requests etc. are to be addressed must be given at the end of the paper. 3. Tables, illustrations, and descriptive legends of the illustrations must be submitted on separate sheets. Each table should have a heading. The size of illustrations should not exceed the maximum printing area of 12-cm X 19 cm or 4.7 inches X 7.5 inches, respectively. 4. Literature citations in the text should be by author and year of publication. If there are more than two authors, only the first should be named, followed by "et ah". References should include only publications cited in the text. They should be given in alphabetical order: a) Books:

Family name(s) and initials of author(s), year of publication. Title of the book. Volume and edition, publisher and place of publication, e. g.: BERTHELIN, J . , BELGY, G. a n d MAGNE, R., 1977. Some aspects of t h e mechanism

of solubilization and insolubilization of uranium from granites by heterotrophic microorganisms. In: Bacterial Leaching Conference (W. SCHWABTZ, Editor), pp. 261 to 270. Verlag Chemie Weinheim. b) Journals: Family name(s) and initials of author(s), year of publication. Title of the paper. Abbreviated name of the journal, volume (underlined), number of the first and last page, e.g.: K A P P E L I , O . , MÜLLER, M . a n d F i E C H T E R , A . , 1 9 7 8 . Chemical and structural alterations at the cell surface of Candida tropicalis, induced by hydrocarbon substrate. J . Bacteriol., 133, 952—958. 5. Galley proofs will be sent to the author in duplicate. One of them should be corrected and returned to t h e Editor-in-Chief or to Redaktion der Zeitschrift fiir allgemeine Mikrobiologie, DDR-6900 Jena, Beutenbergstr. 11, as soon as possible. 6. 100 reprints of each paper are provided free of charge. Additional reprints may be purchased at cost price.

ZEITSCHRIFT FÜR ALLGEMEINE MIKRO- BIOLOGIE AN INTERNATIONAL JOURNAL ON MORPHOLOGY, PHYSIOLOGY, GENETICS, AND ECOLOGY OF MICROORGANISMS

H E R A U S G E G E B E N VON:

W. Fritsche, J e n a G. F. Gause, Moskau 0 . Hoffmann-Ostenhof, Wien A. A. Imseneckii, Moskau R . W. K a p l a n , Frankfurt/M. F. Mach, Greifswald 1. Mälek, Prag W. Schwartz, Braunschweig C. Weibull, Lund

U N T E R D E R C H E F R E D A K T I O N VON:

U. Taubeneck, J e n a

U N T E R M I T A R B E I T VON:

J . H. Becking, Wageningen H. Böhme, Gatersleben M. Girbardt, J e n a S. I. Kusnecov, Moskau 0 . Necas, Brno C. H. Oppenheimer, Port Aransas N. Pfennig, Göttingen I. L. R a b o t n o v a , Moskau REDAKTION:

V O L U M E 2 4 • 1984 • N U M B E R 9

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AKADEMIE-VERLAG • BERLIN

U. May, J e n a R . May, J e n a

Die Zeitschrift für allgemeine Mikrobiologie soll dazu beitragen, Forschung und internationale Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Mikrobiologie zu fördern. Es werden Manuskripte aus allen Gebieten der allgemeinen Mikrobiologie veröffentlicht. Arbeiten über Themen aus der medizinischen, landwirtschaftlichen, technischen Mikrobiologie und aus der Taxonomie der Mikroorganismen werden ebenfalls aufgenommen, wenn sie Fragen von allgemeinem Interesse behandeln.

Zur Veröffentlichung werden angenommen: Orginalmanuskripte, die in anderen Zeitschriften noch nicht veröffentlicht worden sind und in gleicher F o r m auch nicht in anderen Zeitschriften erscheinen werden. Der Umfang soll höchstens 1 y 2 Druckbogen (24 Druckseiten) betragen. Bei umfangreicheren Manuskripten müssen besondere Vereinbarungen mit der Schriftleitung und dem Verlag getroffen werden. Kurze Orginalmitteilungen über wesentliche, neue Forschungsergebnisse. Umfang im allgemeinen höchstens 3 Druckseiten. Kurze Orginalmitteilungen werden beschleunigt veröffentlicht. Kritische Sammelberichte und Buchbesprechungen nach Vereinbarung mit der Schriftleitung.

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Zeitschrift für allgemeine Mikrobiologie 24 (1984) 9, 5 8 7 - 5 9 0

(Bereich Biochemie der Sektion Biowissenschaften der Karl-Marx-Universität, Leipzig, D D R )

Lokalisation der Pyridinnucleotid-unabhängigen Alkoholdehydrogenase und der N A D P + -abhängigen Aldehyddehydrogenase in Acinetobacter calcoaceticus 69/V B . FISCHER, R . CLAUS u n d H . - P . K L E B E R

(Eingegangen

am 26. 1. 1984)

A method is described for the separation of the outer membrane from the cytoplasmic membrane of Acinetobacter calcoaceticus 69/V grown on acetate and hexadecane. N A D H oxidase activity and the content of 2-keto-3-deoxyaldonic acids indicated that the contamination of the outer with the cytoplasmic membrane was less than 10%. After growth on hexadecane the activity of pyridine nucleotide-independent alcohol dehydrogenase and NADP+-dependent aldehyde dehydrogenase in the cytoplasmic membrane were 18 and 12 times higher than in the outer membrane. Neither membrane fraction of acetate-grown cells contained dehydrogenase activities but only trace amounts.

Acinetobacter calcoaceticus 69/V ist in der Lage, auf w-Alkanen als einziger Kohlenstoffquelle zu wachsen ( K L E B E R et al. 1 9 7 3 ) . Aus Versuchen zur Oxidation von w-Hexadecan und dessen Derivaten nach Wachstum von A. calcoaceticus 69/V auf unterschiedlichen C-Quellen wurde — ähnlich wie für andere Bakterien — ein Abbauweg über Alkohol und Aldehyd zur korrespondierenden Fettsäure postuliert (AURICH u. KITNER 1 9 7 3 ) , der durch den Nachweis einer Alkan-induzierbaren Pyridinnucleotidunabhängigen Alkoholdehydrogenase (TAUCHERT et al. 1 9 7 5 ) und NADP + -abhängigen Aldehyddehydrogenase (AURICH u. E I T N E R 1 9 7 7 ) bestätigt wurde. Beide Dehydrogenasen liegen partikelgebunden vor (AURICH et al. 1 9 7 7 , TAUCHERT et al. 1 9 7 5 ) . Ähnlich wie für Acinetobacter H01-N beschrieben ( K E N N E D Y U. FINNERTY 1975, SCOTT U. F I N N E R T Y 1976), sind nach Wachstum von A. calcoaceticus 69/V auf Hexadecan — im Gegensatz zur Verwertung von Succinat — Inklusionen zu erkennen, die, wie gaschromatographisch gezeigt werden konnte, Hexadecan enthalten (MÜLLER et al. 1983). Die Hexadecan-Inklusionen sind dabei von ,,unit-membrane"-Strukturen umgeben und scheinen in direkter Verbindung mit der Cytoplasmamembran zu stehen. Diese Membranhüllen wurden auch als Sitz von Enzymen diskutiert, die am Kohlenwasserstoffabbau beteiligt sind (MÜLLER et al. 1983). Für die partikelgebundeneNADP+abhängige Aldehyddehydrogenase aus A. calcoaceticus 69/V konnte eine Bindung an die Oberfläche von Kohlenwasserstoff-enthaltenden kleinen Vesikeln nachgewiesen werden (VORISEK et al. 1982). Da jedoch nach wie vor nicht vollständig*geklärt ist, in welchem Zellkompartiment die Umwandlung des Kohlenwasserstoffs zur Fettsäure stattfindet und in welcher chemischen Form die Aufnahme dieses hydrophoben Substrates erfolgt, erschien eine exakte Lokalisation der beiden am w-Alkanabbau beteiligten Dehydrogenasen angezeigt. Material und Methoden Stammhaltung und Kultivierung von A. calcoaceticus 69/V sind an anderer Stelle beschrieben (KLEBER et al. 1973). C-Quellen waren Hexadecan (4,6 g/1) und Acetat (10 g/). Als Stickstoffquelle diente Ammoniumchlorid (3 g/1). Die Wachstumskontrolle erfolgte durch Messung der Trübung bei 600 nm (SPEKOL, V E B CABL ZEISS, Jena; d = 0,5 cm). 38»

Zeitschrift für allgemeine Mikrobiologie 24 (1984) 9, 5 8 7 - 5 9 0

(Bereich Biochemie der Sektion Biowissenschaften der Karl-Marx-Universität, Leipzig, D D R )

Lokalisation der Pyridinnucleotid-unabhängigen Alkoholdehydrogenase und der N A D P + -abhängigen Aldehyddehydrogenase in Acinetobacter calcoaceticus 69/V B . FISCHER, R . CLAUS u n d H . - P . K L E B E R

(Eingegangen

am 26. 1. 1984)

A method is described for the separation of the outer membrane from the cytoplasmic membrane of Acinetobacter calcoaceticus 69/V grown on acetate and hexadecane. N A D H oxidase activity and the content of 2-keto-3-deoxyaldonic acids indicated that the contamination of the outer with the cytoplasmic membrane was less than 10%. After growth on hexadecane the activity of pyridine nucleotide-independent alcohol dehydrogenase and NADP+-dependent aldehyde dehydrogenase in the cytoplasmic membrane were 18 and 12 times higher than in the outer membrane. Neither membrane fraction of acetate-grown cells contained dehydrogenase activities but only trace amounts.

Acinetobacter calcoaceticus 69/V ist in der Lage, auf w-Alkanen als einziger Kohlenstoffquelle zu wachsen ( K L E B E R et al. 1 9 7 3 ) . Aus Versuchen zur Oxidation von w-Hexadecan und dessen Derivaten nach Wachstum von A. calcoaceticus 69/V auf unterschiedlichen C-Quellen wurde — ähnlich wie für andere Bakterien — ein Abbauweg über Alkohol und Aldehyd zur korrespondierenden Fettsäure postuliert (AURICH u. KITNER 1 9 7 3 ) , der durch den Nachweis einer Alkan-induzierbaren Pyridinnucleotidunabhängigen Alkoholdehydrogenase (TAUCHERT et al. 1 9 7 5 ) und NADP + -abhängigen Aldehyddehydrogenase (AURICH u. E I T N E R 1 9 7 7 ) bestätigt wurde. Beide Dehydrogenasen liegen partikelgebunden vor (AURICH et al. 1 9 7 7 , TAUCHERT et al. 1 9 7 5 ) . Ähnlich wie für Acinetobacter H01-N beschrieben ( K E N N E D Y U. FINNERTY 1975, SCOTT U. F I N N E R T Y 1976), sind nach Wachstum von A. calcoaceticus 69/V auf Hexadecan — im Gegensatz zur Verwertung von Succinat — Inklusionen zu erkennen, die, wie gaschromatographisch gezeigt werden konnte, Hexadecan enthalten (MÜLLER et al. 1983). Die Hexadecan-Inklusionen sind dabei von ,,unit-membrane"-Strukturen umgeben und scheinen in direkter Verbindung mit der Cytoplasmamembran zu stehen. Diese Membranhüllen wurden auch als Sitz von Enzymen diskutiert, die am Kohlenwasserstoffabbau beteiligt sind (MÜLLER et al. 1983). Für die partikelgebundeneNADP+abhängige Aldehyddehydrogenase aus A. calcoaceticus 69/V konnte eine Bindung an die Oberfläche von Kohlenwasserstoff-enthaltenden kleinen Vesikeln nachgewiesen werden (VORISEK et al. 1982). Da jedoch nach wie vor nicht vollständig*geklärt ist, in welchem Zellkompartiment die Umwandlung des Kohlenwasserstoffs zur Fettsäure stattfindet und in welcher chemischen Form die Aufnahme dieses hydrophoben Substrates erfolgt, erschien eine exakte Lokalisation der beiden am w-Alkanabbau beteiligten Dehydrogenasen angezeigt. Material und Methoden Stammhaltung und Kultivierung von A. calcoaceticus 69/V sind an anderer Stelle beschrieben (KLEBER et al. 1973). C-Quellen waren Hexadecan (4,6 g/1) und Acetat (10 g/). Als Stickstoffquelle diente Ammoniumchlorid (3 g/1). Die Wachstumskontrolle erfolgte durch Messung der Trübung bei 600 nm (SPEKOL, V E B CABL ZEISS, Jena; d = 0,5 cm). 38»

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B . FISCHEK, R . CLAUS u n d H . - P . K L E B E R

Die Bakterien wurden in der späten logarithmischen Wachstumsphase durch Zentrifugation (15 min bei 1500 X g) geerntet und zweimal mit Phosphatpuffer (0,067 mol/1; p H 7,4) gewaschen. Hexadecan-gewachsene Bakterien wurden danach f ü r 30 min auf Minimalmedium ohne Kohlenstoffquelle inkubiert, um Restkohlenwasserstoffe zu entfernen. I m Anschluß wurde — unabhängig von der C-Quelle — zweimal mit Tris-HCl-Puffer (0,05 mol/1; p H 7,9) gewaschen und die Bakterien in diesem Puffer zu einer E 600 = 20 (d = 1 cm) aufgenommen. Diese Suspension wurde auf das doppelte Volumen mit einer Saccharoselösung (500 g/1 in Tris-HCl-Puffer) verdünnt. Nach 2 min wurde E D T A (Na 2 -Salz; 1 mmol/1) und Lysozym (150 ng/ml) zugesetzt. Nach 1 min wurde die Suspension mit aqua dest. nochmals auf das doppelte Volumen verdünnt. Alle Schritte wurden bei 4 °C durchgeführt. Anschließend wurde die Suspension für 60 min bei R a u m t e m p e r a t u r gerührt. Die osmotisch sensiblen Zellen wurden abzentrifugiert (20 min bei 5000 x g) und aus dem gewonnenen Überstand durch Zentrifugation bei 90000 X g f ü r 1 h die Fraktion der äußeren Membran gewonnen, die in Phosphatpuffer (0,05 mol/I; p H 7,5) aufgenommen, durch Zentrifugation (30 min bei 15000 X g) von Verunreinigungen der Cytoplasmamembran gereinigt und nach anschließender Zentrifugation (1 h bei 90000 X g) in Phosphatpuffer aufgenommen wurde. Die abzentrifugierten Zellen wurden in MgCl 2 -Lösung (2 mmol/1) lysiert und nach Zugabe von DNase und RNase bis zur Dünnflüssigkeit gerührt. Rohmembranen (Cytoplasmamembranen) wurden durch Zentrifugation bei 70000 X g für 1 h erhalten und in Phosphatpuffer (0,05 mol/1; p H 7,5) aufgenommen. I n t a k t e Zellen wurden durch zweimalige Zentrifugation f ü r 15 min bei 1500 x g entfernt. U m Cytoplasmabestandteile und Inklusionen zu eliminieren, wurden die Rohmembranen in einem zweistufigen Saccharosegradienten (12 ml Saccharose (550 g/l)/12 ml Saccharose (150 g/1) in Phosphatpuffer (0,05 mol/1; p H 7,5)) f ü r 60 min bei 35000 X g zentrifugiert. Danach befand sich die Fraktion der Cytoplasmamembran in der Zwischenphase der Saccharoselösungen. Diese wurde entnommen, mit Phosphatpuffer verdünnt und die Cytoplasmamembranen durch Zentrifugation bei 15000 X g für 30 min sedimentiert und anschließend mit Phosphatpuffer aufgenommen. Beide Membranfraktionen wurden dreimal mit Phosphatpuffer gewaschen. Die Aktivität der NADH-Oxidase wurde mit Hilfe der CLARKschen Sauerstoffelektrode (METRA, CSSR) und einem Schreiber (Modell M 65 F, METRA, CSSR) polarographisch bei 30 °C bestimmt. Der 5 ml Testansatz enthielt Phosphatpuffer (0,05 mol/I; p H 7,5; sauerstoffgesättigt) und N A D H (0,14 mmol/1). Die Reaktion wurde durch Zugabe der Membranfraktionen gestartet. Die Aktivität der Pyridinnucleotid-unabhängigen Alkoholdehydrogenase wurde spektrophotometrisch entspechend den Angaben von TAUCHERT et al. (1975), die der NADP+-abhängigen Aldehyddehydrog e n a s e n a c h AURICH u n d E I T N E R ( 1 9 7 7 ) b e s t i m m t .

Der Gehalt der Membranfraktionen an 2-Keto-3-desoxyaldonsäuren wurde mittels der Thiobarbitursäuremethode nach CHABY et al. (1975) ermittelt. Die Proteinbestimmung erfolgte nach LOWRY et al. (1951) mit Rinderserumalbumin als Standard.

Ergebnisse u n d D i s k u s s i o n Die mit d e m beschriebenen Verfahren gewonnenen Membranfraktionen wurden zur C h a r a k t e r i s i e r u n g auf d e n G e h a l t a n „ M a r k e r n " u n t e r s u c h t . Ä h n l i c h w i e f ü r a n d e r e B a k t e r i e n g e z e i g t (ANWAR et al. 1983), d i e n t e d i e N A D H - O x i d a s e a l s M a r k e r d e r C y t o p l a s m a m e m b r a n , während der Gehalt a n 2-Keto-3-desoxyaldonsäuren, welche Bestandteile des Lipolpolysaccharides g r a n m e g a t i v e r Bakterien sind, zur C h a r a k t e r i sierung der ä u ß e r e n M e m b r a n v e r w e n d e t wurde. Die in Tabelle 1 u n d 2 z u s a m m e n g e f a ß t e Verteilung der M a r k e r s u b s t a n z e n rechtfertigt die Bezeichnung der e r h a l t e n e n M e m b r a n f r a k t i o n e n als ä u ß e r e u n d innere (cytoplasmatische) M e m b r a n . Die erzielten Reinheiten der M e m b r a n f r a k t i o n e n entsprechen dabei den von a n d e r e n A u t o r e n bes c h r i e b e n e n ( O S B O E N et al. 1972, H O E K S T B A et al. 1976, S C O T T et al. 1976). D i e K o n t a Tabelle 1 Spezifische Aktivität ([¿mol/min • mg Protein) der NADH-Oxidase in der cytoplasmatischen und äußeren Membran von A. calcoaceticus nach Wachstum auf Acetat und Hexadecan C-Quelle

Cytoplasmamembran

äußere Membran

Verhältnis

Acetat Hexadecan

1,104 0,157

0,080 0,010

13 : 1 15 : 1

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Lokalisation von Dehydrogenasen in A. calcoaceticus

Tabelle 2 Gehalt der cytoplasmatischen und äußeren Membran an 2-Keto-3-desoxyaldonsäuren (junol/mg Protein) von A. calcoaceticus nach Wachstum auf Acetat und Hexadecan C-Quelle

Cytoplasmamembran

äußere Membran

Verhältnis

Acetat Hexadecan

0,003 0,003

0,040 0,037

1 : 13 1 : 12

mination der äußeren mit der cytoplasmatischen Membran lag unter 10%. Obwohl die Aktivität der NADH-Oxidase nach Wachstum auf Acetat deutlich höher als nach Kultivierung auf Hexadecan ist, bleibt die Verteilung des Enzyms zwischen äußerer und cytoplasmatischer Membran unverändert. Die Reinheit der Membranfraktionen wurde darüber hinaus durch Untersuchung des Proteinbandenmusters der Membranfraktionen und dem Nachweis einer Esterase, welche ein neues Markerenzym der äußeren Membran von A. calcoaceticus dargestellt, gestützt ( F I S C H E R 1983). Die erhaltene Cytoplasmamembran ist dabei auch weitgehend frei von Bestandteilen des Cytoplasmas ( F I S C H E R 1983). Gleichzeitig bestätigten die Untersuchungen die Ergebnisse von M C D O U G A L L et dl. (1983), daß Stämme vom Genus Acinetobacter, auch Kohlenwasserstoff-verwertende, 2-Keto-3-desoxyoctonsäure im gleichen Konzentrationsbereich wie Salmonella typhimurium enthalten. Die Verteilung der am n-Alkanabbau beteiligten Enzyme auf äußere und cytoplasmatische Membran ist für die Pyridinnucleotid-unabhängige Alkoholdehydrogenase in Tabelle 3 und für die NADP+-abhängige Aldehyddehydrogenase in Tabelle 4 dargestellt. Beide Dehydrogenasen zeigen nach Wachstum der Bakterien auf Hexadecan in der Cytoplasmamembran eine um mehr als eine Zehnerpotenz erhöhte spezifische Aktivität gegenüber der äußeren Membran. Die Größenordnung der spezifischen Aktivität der Alkoholdehydrogenase stimmt dabei in etwa mit der von T A U C H E R T et al. (1975) an Partikeln ermittelten Enzymaktivität überein. Hingegen ist die Aktivität der Aldehyddehydrogenase nach Wachstum der Bakterien auf Hexadecan in der Cytoplasmamembran etwa 4fach höher als in der Gesamtmembranfraktion, wie sie von A U R I C H et al. (1977) gemessen wurde. Nach Kultivierung der Bakterien auf Acetat war die Pyridinnucleotid-unabhängige Alkoholdehydrogenase in der Cytoplasmamembran nicht nachweisbar (Tab. 3); die spezifische Aktivität der NADP + -abhänTabelle 3 Spezifische Aktivität (nmol/min • mg Protein) der Pyridinnucleotid-unabhängigen Alkoholdehydrogenase in der cytoplasmatischen und äußeren Membran von A. calcoaceticus nach Wachstum auf Hexadecan und Acetat C-Quelle

Cytoplasmamembran

äußere Membran

Verhältnis

Hexadecan Acetat

5,46

0,31

18 : 1

Tabelle 4 Spezifische Aktivität (|i.mol/min • mg Protein) der NADP+ -abhängigen Aldehyddehydrogenase in der cytoplasmatischen und äußeren Membran von A. calcoaceticus nach Wachstum auf Hexadecan und Acetat C-Quelle

Cytoplasmamembran

äußere Membran

Verhältnis

Hexadecan Acetat

0,996 0,013

0,085 0,000

12 : 1 -

590

B . FISCHER, R . CLAUS u n d H . - P . K L E B E R

g i g e n A l d e h y d d e h y d r o g e n a s e b e t r u g n u r n o c h ca. 1 % d e r f ü r H e x a d e c a n - W a c h s t u m ermittelten, w o d u r c h das P o s t u l a t der Induzierbarkeit dieser E n z y m e durch K o h l e n w a s s e r s t o f f e g e s t ü t z t w i r d (AURICH et al. 1 9 7 7 , TAUCHERT et al. 1 9 7 5 ) . D a durch das v e r w e n d e t e Trennungsverfahren sowohl die äußere als a u c h die c y t o p l a s m a t i s c h e M e m b r a n frei v o n i n t r a c y t o p l a s m a t i s c h e n M e m b r a n e n , d i e n a c h W a c h s t u m v o n Acinetobacter a u f H e x a d e c a n g e b i l d e t w e r d e n (KENNEDY U. FINNERTY 1 9 7 5 , MÜLLER et al. 1 9 8 3 ) , s i n d (FISCHER 1 9 8 3 ) , r ü c k t d i e C y t o p l a s m a m e m b r a n b z w . d e r p e r i p l a s m a t i s c h e R a u m a l s Ort d e s A b b a u s d e r K o h l e n w a s s e r s t o f f e z u r k o r r e s p o n dierenden F e t t s ä u r e in d e n Mittelpunkt des Interesses. Voraussetzung für die A u f n a h m e des w-Alkans durch die C y t o p l a s m a m e m b r a n als Fettsäure, evtl. in ihrer aktiv i e r t e n F o r m i s t , d a ß a u c h d e r e r s t e S c h r i t t d e s w - A l k a n a b b a u s , d. h . d i e B i l d u n g d e s Alkohols, i m gleichen Zellkompartiment erfolgt. Der Beweis dafür steht allerdings b i s h e r f ü r A. calcoaceticus noch aus.

Literatur a n d L A M B E R T , P . A . , 1 9 8 3 . Isolation a n d characterization of t h e outer a n d cytoplasmic m e m b r a n e s of Pseudomonas cepacia. J . Gen. Microbiol.,

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Zeitschrift f ü r allgemeine Mikrobiologie 24 (1984) 9, 5 9 1 - 5 9 8

Alterations in the competitive force of certain basidiomycetous ground G. GRAMSS

(Eingegangen

am 23. 2. 1984)

Mycelia of 20 basidiomycetous ground fungi were transferred to nonsterile, pasteurized, and heatsterilized soil and manure substrates of different fertility. The comparative development of the mycelia in the dark, in moderate daylight, and in the presence of allelopathic volatiles was determined by a semiquantitative method. I n sterile cultures, the dry matter production of the majority of fungal species was uninfluenced b y light irradiation, although in 2 5 % of the test mycelia, the productivity was lowered down to 3 5 % or enhanced to 135% to the dark control. In nonsterile and pasteurized soil substrates, light irradiation caused dramatic changes in fungal development. Certain groupings of fungi were completely arrested in growth, showed a drastic reduction of the mycelial density but remained capable of permeating the substrate, reduced the dry matter production moderately down to 21 to 7 0 % to the dark control, or were clearly stimulated in the range of 143 to 185%. In nonsterile optimum substrates such as horse manure and soil of the natural stand from which the fungus had been collected, the effect of light inhibition abated in Agaricus edulis, A. campestris, and Macrolepiota procera. In contrast, the severity of light inhibition was amplified in the presence of allelopathic chemicals released from aerobically decaying grass residues and/or the respective decay microorganisms. I t is concluded that in axenic culture on soil, both dry matter production and linear expansion growth of basidiomycetous mycelia are moderately inhibited or stimulated via possible alterations in nutrient uptake, protein and enzyme synthesis, and the activation of the entire metabolism. A light-induced weakening of the fungal physiology and competitive force is further burdened in nonsterile substrates by a microflora competing for nutrients and producing toxins inclusive allelopathic volatiles. The relaxation of light-induced inhibition on optimum substrates m a y consequently be attributable to an improved supply with adequate nutrients, reduced competitive stress exerted b y the concomitant microflora and the absence of toxic constituents so characteristic of the majority of soil types. The degree of stimulation or inhibition m a y further be influenced by the light repression of the competitive microflora allowing, on its weakening, the basidiomycetous fungus a more successful competition for nutrients in an environment somewhat discharged from microbial inhibitor production or even tending to synergistic components.

The possibility of simple naked-eye observation and semiquantitative evaluation of all phases of development is the reason for mycelia of basidiomycetous ground fungi to be a convenient tool for studying the fundamentals of soil-microbial interactions ( G E A M S S 1981a). In plant-soil systems established in 1-1 glass vessels and developed under moderate daylight conditions, terricolous basidiomycetes respond to the rhizosphere effect of herbaceous plants in the same way ( G E A M S S 1981a, b) as do microfungi and bacteria ( S M I T H 1970, R A M B E L L I 1973). Deviating from the general rule, two groupings of fungi were detected that did not invade nonsterile soil materials in the presence of moderate daylight ( G R A M S S 1981b) although some of the test fungi did so in the dark. It is apparent that the effect of irradiation by visible light covers the circle of terricolous basidiomycetes as well as certain fungal species from all systematic groups. Fungi yield to illumination by increase or decrease in the rate of spore germination, by rate and character of mycelial growth, pigmentation and dry matter production, by induction or inhibition of the generative phase, by number and shape of the fructification organs and their phototropism, and finally by alterations in number, shape, and size of spores ( B J O R N S S O N 1956, H A W K E R 1957, C A R L I L E 1965, S C H A U Z 1977, H O N D A and A R A G A K I 1978, C O H E N et al. 1978). It needs not more than 30 sec of exposure to light to trigger the primordial bud formation in

592

G . GBAMSS

the basidiomycete, Goprinus lagopus (Lu 1974) or a 10-sec exposure for Trichoderma viride to initiate conidiation (BETINA and ZAJACOVA 1978a). The wave-lengths effective in producing photoresponses is reported to lie around 300 to 450 nm (LEACH 1965, L u 1974), but may sometimes extend to amounts in excess of 560 nm (HOGENSON and HOSFOBD J E . 1971). Both black and blue light are proved to destroy the cytochrome system of bacteria by photooxidation under inclusion of some enzymes of the respiration chain which results in the death of the cells (HAKMS and E N G E L 1965, B O C K 1970). The light receptors in fungal mycelia, however, remain topics of controversy, for the common pigments such as riboflavin and melanin seemed not to be linked with metabolic pathways that lead to fructification ore are absent in fungi that respond to light ( F A R O 1972, A S C I I A N - A B E R G 1960, L u 1974). In the present study, the visible effects of daylight on the vegetative growth of basidiomycetous ground fungi are assessed and paralleled with the effect of further stress factors. Materials and methods Mycelial pure cultures of 20 basidiomycetous ground fungi indigenous to grassland, farmyard soils, manure heaps, and straw piles were propagated in liquid still cultures or transferred to solid spawn materials. A choice of turf subsoils, farmyard soils, mineral subsoils, soils from the stand from which certain fungal species had been collected, and composted horse manure was filled in test tubes 20 mm in diameter or in 1-1 glasses. The soil substrates in their untreated or at 50 °C for 24 h pasteurized stage were inoculated with solid spawn, whereas the soil samples autoclaved twice at 110 °C received inocula from the liquid still cultures. The development of the fungal mycelia at 23 °C in the dark, and under 25 to 50% of the full daylight with a 13 to 15-h illumination period, respectively, was followed up by weekly estimation of the mycelial density MD and both the linear and areal spread according to the method proposed by GBAMSS (1981a, 1984a). In a further assay, 2-1 glass vessels filled with 1 1 of a fertile soil type known to accept additional fungal inocula were spawned and closed with plastic bags which allowed a restricted gas exchange. In the air space above the soil substrate, bales of 130 g of aerobically composted meadow grass predominantly invaded by thermophilic actinomycetes were included to serve as a donor of allelopathic volatiles and carbon dioxide. A third variant received a vessel containing NaOH solution with a trace of pH indicator for excess C0 2 to be absorbed. In order to assess the role of soil-borne algae in the light-induced alterations of fungal development, non-purified blue-green and green algae were propagated in an adequate mineral nutrient solution, harvested, and washed twice before being mixed into the substrate soil.

Results Influence of moderate daylight upon density and extension growth of mycelia in medium-sized culture jars (Tablel)

basidiomycetous

I t is a common experience in connection with basidiomycetous fungal mycelia-terricolous as well as wood-degrading- that the initial volume of the nonsterile substrate to be overgrown greatly influences extension growth and vitality of the fungus introduced. In the present trials, the restricted soil filling in test tubes far less resisted to permeation by the mycelium of the test fungus than did the mass of soil in the 1-1 vessels. Consequently, the light effects on mycelial growth were more sensitively pronounced in 1-1 glasses. The figures given in Table 1 are, therefore, derived from a representative average obtained on different 1-1 substrates. Class-(i) mycelia are completely unfit to invade nonsterile substrates irrespective of the light intensity prevailing. This is a consequence of a lack in competitive force (GBAMSS 1981a) whose nature has not been elucidated yet. The class(ii) mycelia respond to light irradiation with a near-complete inhibition in nonsterile substrates on the particular soil substrates and soil volumes given, with certain rare soil or manure substrates being the exception to the rule. In class-(iii) mycelia, the light

593

Competitive force of basidiomycetous ground fungi oc S§ CO H ® >

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652

ZSUZSA SZABO

purpureochromogen.es ATCC 27007, M. rubra ATCC 27031) among them M. echinospora ssp. echinospora ATCC 15837, M. echinospora ssp. ferruginea ATCC 15836, M. purpurea ATCC 15835 and M. sagamiensis ATCC 21826, which are known as gentamicin producers. A Control Data B-300 type computer was used for calculating the similarity values according to SOKAL and MICHENER (1958) and clustering the strains into groups of high level of similarity according to FERENCZY (SZABO et al. 1967). Identifications were carried out by conventional methods studying internationally recommended key characters under standardized laboratory conditions. Detecting the presence and amount of gentamicins among Micromonospora metabolites: This work was performed in the Institute for Drug Research (Budapest). From cultural filtrate of our isolates crude gentamicin was obtained by ion-exchange process and studied by chromatographic analyses. The main components were identified by chemical and spectroscopic methods and direct comparisons with the main known components (BERD Y et al. 1977) of gentamicin complex.

According to the results of our plate count estimates the total number of colonyforming units of aerobic and facultative anaerobic bacteria fluctuated during the sampling periode (1978 — 1982) between 3.5 x 104 and 2.3 x 105 in one g wet mud matter. Actinomycetes (Streptomyces, Nocardia-like organisms, micromonosporae, actinomycete types unidentified at generic level, etc.) constituted a relatively large fraction approximating 25—30 per cent of the mud microbial community predominated by Gram-negative rod-shaped and Gram-positive coccoid bacteria. Micromonospora, which generally is the most important genus of mud inhabiting actinomycetes (JOHNSTON and CROSS 1976) occurs also in all types of subhydric soils of the Lake Balaton. It represents here, in the most common gyttya-type sediments poor in organic materials, maximum 50 per cent of the actinomycete fraction which corresponds to about 15 per cent of the total platable microflora. In the framework of a sampling run, in 1978, we obtained from mud samples altogether 981 isolates, of which 269 ones proved to be actinomycete and 135 belonged to Micromonospora. From among the latters, 120 were compared, on numerical basis, one with another and with authentic strains. The overwhelming majority of them (about 80 per cent) belonged to two undeterminable types of Micromonospora characteristic of this lake, and only 20 per cent were correctly identified as the members of M. purpureochromogenes, M. coerulea, M. inositola, M. parva, M. echinospora, M. purpurea and M. sagamiensis. These latter three species known as gentamicin producers, were represented only by one strain, respectively. Later, in 1981, we isolated from the mud a further species, the rosamicinproducing M. rosaria. The correctness of the identification of the gentamicin-producing strains is corroborated by the data presented in Table 1. The Balaton-strain 3-K-7 of M. echinospora produced under laboratory conditions 40—50 pig m l - 1 gentamicins. That level of production proved to be the highest among those, which we reached with our gentamicin-positive Balaton-isolates at all. Among the 1 3 5 , 3 0 and328 Micromonospora strains isolated by us in 1978, 1981 and 1982, respectively, only 3, 1 and 7 ones (2.5, 3 and 2 per cent), respectively, belonged to the known three Micromonospora species and produced gentamicins, namely in all cases gentamicin-C components, and in < 40 pig m l - 1 concentrations. The method which proved to be the most suitable,to isolate rapidly gentamicin producers was the plating of diluted samples on maltose-tryptone agar amended with gentamicin or novobiocin, and detecting the antibiotic activity of the isolates against Escherichia coli ATCC 9637 and Bacillus subtilis ATCC 6633. I t is a very interesting fact, that both bacteria and actinomycetes isolated by us from the Balaton's mud showed a conspicuously high frequency of resistance to gentamicins. 80 per cent of the isolates tested (130) could tolerate relatively high concentrations (20 jxg) of these aminoglycoside antibiotics. Comparing with our data on the frequency of gentamicin resistance from among 24 antimicrobial substances (penicillin, oxacillin, methicillin, chloramphenicol, oleandomycin, streptomycin, tetracycline, neomycin, polymixin-B, erythromycin, nitrofurantoin, chlortetracycline, oxytetracycline, vancomycin, kana-

Genta micin-producing micromonosporae in Lake Balaton

653

m y c i n , s p i r a m y c i n , a m p i c i l l i n , colistin, l i n c o m y c i n , c e p h a l o s p o r i n , p r i s t i n a m y c i n , nalidixic acid, p a r o m o m y c i n , carbenicillin) tested, at t h e same time, against these 130 B a l a t o n - s t r a i n s o n l y 4 ( n e o m y c i n , p o l y m y x i n - B , k a n a m y c i n , p a r o m o m y c i n ) p r o v e d t o b e less a c t i v e . U n f o r t u n a t e l y , w e h a v e o n l y v e r y f e w d a t a in t h e l i t e r a t u r e a b o u t t h e r e s i s t a n c e of f r e s h w a t e r m i c r o b e s t o g e n t a m i c i n . O u r f i n d i n g s c l e a r l y s h o w t h a t in t h e m u d of t h e L a k e B a l a t o n o c c u r p e r m a n e n t l y , b u t i n r e l a t i v e l y s m a l l n u m b e r (less t h a n 0.5 p e r c e n t of t h e t o t a l m u d m i c r o b i o l o g i c a l c o m m u n i t y ) a l l of t h e k n o w n s p e c i e s of g e n t a m i c i n - p r o d u c i n g Micromonospora and gentamicin-positive strains m a y be isolated f r o m here, actually a t a n y t i m e b y using a d e q u a t e t e c h n i q u e s . A n o t h e r q u e s t i o n is w h e t h e r d o t h e s e o r g a n i s m s p r o d u c e o r n o t g e n t a m i c i n s i n t h e m u d itself, a n d if so f u r t h e r e v i d e n c e s will b e n e c e s s a r y t o d e m o n s t r a t e t h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e o c c u r r e n c e of t h e s e a n t i b i o t i c s in t h e m u d a n d t h e latters' supposed curative (inflammation diminishing) effect. Acknowledgements wish to thank Prof. Dr. assistance.

I

I . M . SZABO

for criticism on the work and Miss

MARIA TIMKO

for technical

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Zeitschrift f ü r allgemeine Mikrobiologie 24 (1984) 9, 654

Buchbesprechungen F. KAUDEWITZ, Genetik. 443 S., 249 Abb., 12 Tab. Stuttgart 1983. Verlag Eugen Ulmer. DM 29,80. I S B N : 3-8001-2451-3.

Das Anliegen des Buches hat der Verfasser selbst im Vorwort sehr deutlich beschrieben. Er möchte die wissenschaftlichen Grundlagen der Genetik mit den sich daraus erkennbaren praktischen Anwendungsmöglichkeiten darstellen. Um es vorwegzunehmen: Dieses Vorhaben ist dem Autor ausgezeichnet gelungen. KAUDEWITZ gliedert sein Buch in 13 Kapitel. Zunächst kann man sich informieren über die Nucleinsäuren als Träger der genetischen Information, die Enzyme des Nucleinsäurestoffwechsels und über Grundfragen der Vererbungslehre. Es folgen Abschnitte über Mechanismen zur Verhinderung von Veränderungen der DNA, den Inhalt und der Verwirklichung der genetischen Information, die molekulare Phylogenie, die Neukombination und Rekombination von Erbanlagen, sowie die Komplementation, Mutation und die extrakaryotische Vererbung. Abgeschlossen wird das Buch mit einem Kapitel zur Regulation der Genwirkungen. Der didaktische Aufbau unter Einbeziehung zahlreicher Abbildungen und Schemazeichnungen ermöglicht ein leichtes Selbststudium, wobei die Art der Darstellung an H a n d von Versuchsabläufen und -techniken immer aktive Mitarbeit erfordert. Hervorzuheben ist, daß nicht nur Beispiele aus der Bakteriengenetik, sondern auch sehr zahlreiche von höheren Organismen gebracht werden. Ausführliche Berücksichtigung finden moderne Methoden, wie z. B. DNA-Sequenzierung, Restriktionsanalyse und Plasmidklonierung. Die Transformation ist im Gegensatz zur Konjugation und Transduktion nicht ausreichend abgehandelt worden. Sehr umstritten ist die Interpretation der UV-Wirkung auf DNA. Neben der Dimerisierung von Pyrimidinen sollen auch Ein- und Doppelstrangbrüche, sowie Quervernetzung der Schwesterstränge vorkommen. Etwas verwirrend ist die mutagene Wirkung von 5'-Bromuracil dargestellt (es fehlt an Übereinstimmung zwischen Text S. 319 und Abb. 177). Das Buch ist als Kurzlehrbuch für Biologen, Mediziner und Biochemiker ausgewiesen und ist auf jeden Fall empfehlenswert. CH. KLESSEN (Jena)

K . MATHER and J . L. Junes, Biometrical Genetics — the Study of Continuous Variation (Third Edition). 396 S., 23 Abb., 131 Tab. London-New York 1982. Chapman and Hall. L 22.50. Die nun schon in der 3. Auflage erschienene „Biometrical Genetics" enthält das Lebenswerk von Sir KENNETH MATHER. E r hat wesentlich mit dazu beigetragen, daß sich die Biometrie nicht nur mit den Alternativen zwischen großen und verkrüppelten Erbsen und zwischen farbigen Kaninchen und Albinos befaßt, sondern sich auch den tatsächlich und in den meisten Fällen beobachtbaren scheinbar stetigen Variationen des Phänotyps zwischen extremen Formen zuwendet. Aus der Erkenntnis, daß diese stetigen Variationen das Rohmaterial der Evolution und die Grundlage der Tier- und Pflanzenzucht ist, hat er begründet zeigen können, daß hierfür mindestens auch die genetische Information verantwortlich ist, und daß diese den Gesetzen der MENDEL'schen Genetik gehorcht. Er entwickelte eine biometrische Methode, mit deren Hilfe diese kontinuierliche Variation analysiert und interpretiert werden kann. Besondere Aufmerksamkeit ist gewidmet der Wechselwirkung zwischen Genotyp und Umwelt, weiterhin dem Bereich der praktisch auftretenden Genotypen nach einfachen Kreuzungen und schließlich der Dreifaktor-Kreuzung als Mittel der Analyse genetischer Variationen. Dazu kommen noch Konzeptionen für die Planung von Züchtungsprogrammen. Die Autoren hoffen, der noch weit verbreiteten Meinung erfolgreich entgegengetreten zu sein, wonach die biometrische Genetik nicht mehr als eine esotherische Disziplin ist, die allenfalls theoretisches Interesse hat. Den Autoren muß f ü r diese Bemühungen große Anerkennung gezollt werden. Der Erfolg hängt aber in hohem Maß vom Kenntnisstand und der Interessenslage des Lesers ab, woraus abgeleitet werden kann, daß dieses Buch nur f ü r Fortgeschrittene geeignet sein dürfte, diesen jedoch mit Sicherheit zu einem unentbehrlichen Handbuch werden wird. D . NOACK ( J e n a )

Zeitschrift f ü r allgemeine Mikrobiologie 24 (1984) 9, 654

Buchbesprechungen F. KAUDEWITZ, Genetik. 443 S., 249 Abb., 12 Tab. Stuttgart 1983. Verlag Eugen Ulmer. DM 29,80. I S B N : 3-8001-2451-3.

Das Anliegen des Buches hat der Verfasser selbst im Vorwort sehr deutlich beschrieben. Er möchte die wissenschaftlichen Grundlagen der Genetik mit den sich daraus erkennbaren praktischen Anwendungsmöglichkeiten darstellen. Um es vorwegzunehmen: Dieses Vorhaben ist dem Autor ausgezeichnet gelungen. KAUDEWITZ gliedert sein Buch in 13 Kapitel. Zunächst kann man sich informieren über die Nucleinsäuren als Träger der genetischen Information, die Enzyme des Nucleinsäurestoffwechsels und über Grundfragen der Vererbungslehre. Es folgen Abschnitte über Mechanismen zur Verhinderung von Veränderungen der DNA, den Inhalt und der Verwirklichung der genetischen Information, die molekulare Phylogenie, die Neukombination und Rekombination von Erbanlagen, sowie die Komplementation, Mutation und die extrakaryotische Vererbung. Abgeschlossen wird das Buch mit einem Kapitel zur Regulation der Genwirkungen. Der didaktische Aufbau unter Einbeziehung zahlreicher Abbildungen und Schemazeichnungen ermöglicht ein leichtes Selbststudium, wobei die Art der Darstellung an H a n d von Versuchsabläufen und -techniken immer aktive Mitarbeit erfordert. Hervorzuheben ist, daß nicht nur Beispiele aus der Bakteriengenetik, sondern auch sehr zahlreiche von höheren Organismen gebracht werden. Ausführliche Berücksichtigung finden moderne Methoden, wie z. B. DNA-Sequenzierung, Restriktionsanalyse und Plasmidklonierung. Die Transformation ist im Gegensatz zur Konjugation und Transduktion nicht ausreichend abgehandelt worden. Sehr umstritten ist die Interpretation der UV-Wirkung auf DNA. Neben der Dimerisierung von Pyrimidinen sollen auch Ein- und Doppelstrangbrüche, sowie Quervernetzung der Schwesterstränge vorkommen. Etwas verwirrend ist die mutagene Wirkung von 5'-Bromuracil dargestellt (es fehlt an Übereinstimmung zwischen Text S. 319 und Abb. 177). Das Buch ist als Kurzlehrbuch für Biologen, Mediziner und Biochemiker ausgewiesen und ist auf jeden Fall empfehlenswert. CH. KLESSEN (Jena)

K . MATHER and J . L. Junes, Biometrical Genetics — the Study of Continuous Variation (Third Edition). 396 S., 23 Abb., 131 Tab. London-New York 1982. Chapman and Hall. L 22.50. Die nun schon in der 3. Auflage erschienene „Biometrical Genetics" enthält das Lebenswerk von Sir KENNETH MATHER. E r hat wesentlich mit dazu beigetragen, daß sich die Biometrie nicht nur mit den Alternativen zwischen großen und verkrüppelten Erbsen und zwischen farbigen Kaninchen und Albinos befaßt, sondern sich auch den tatsächlich und in den meisten Fällen beobachtbaren scheinbar stetigen Variationen des Phänotyps zwischen extremen Formen zuwendet. Aus der Erkenntnis, daß diese stetigen Variationen das Rohmaterial der Evolution und die Grundlage der Tier- und Pflanzenzucht ist, hat er begründet zeigen können, daß hierfür mindestens auch die genetische Information verantwortlich ist, und daß diese den Gesetzen der MENDEL'schen Genetik gehorcht. Er entwickelte eine biometrische Methode, mit deren Hilfe diese kontinuierliche Variation analysiert und interpretiert werden kann. Besondere Aufmerksamkeit ist gewidmet der Wechselwirkung zwischen Genotyp und Umwelt, weiterhin dem Bereich der praktisch auftretenden Genotypen nach einfachen Kreuzungen und schließlich der Dreifaktor-Kreuzung als Mittel der Analyse genetischer Variationen. Dazu kommen noch Konzeptionen für die Planung von Züchtungsprogrammen. Die Autoren hoffen, der noch weit verbreiteten Meinung erfolgreich entgegengetreten zu sein, wonach die biometrische Genetik nicht mehr als eine esotherische Disziplin ist, die allenfalls theoretisches Interesse hat. Den Autoren muß f ü r diese Bemühungen große Anerkennung gezollt werden. Der Erfolg hängt aber in hohem Maß vom Kenntnisstand und der Interessenslage des Lesers ab, woraus abgeleitet werden kann, daß dieses Buch nur f ü r Fortgeschrittene geeignet sein dürfte, diesen jedoch mit Sicherheit zu einem unentbehrlichen Handbuch werden wird. D . NOACK ( J e n a )

Zeitschrift für allgemeine Mikrobiologie 2 4 (1984) 9, 655—662 \

Sammelbericht (Institute of Microbiology, Academia Sinica, Beijing, China)

Development of petroleum microbiology in China X . Y . WANG

(Eingegangen

am 15.12.

1983)

Petroleum microbiology in China begun in 1955 with studies on gaseous hydrocarbon-oxidizing bacteria and microbiological petroleum-prospecting method (1). Since the sixties, the following work has been done: studies of oil field microorganisms and their application in the petroleum industry; the role of microorganisms in conversion of organic sediments; and the deparaffining of oil products; production of single cell protein as well as organic acids etc. This paper gives a review of this research work done in China.

Gaseous hydrocarbon-oxidizing bacteria and microbiological petroleum-prospecting method

From 1955 to 1971 microbiological analysis of soils for gaseous hydrocarbon oxidation were performed at about 40 known and unknown oil-areas. Results indicated that the efficiency of this method was more than 65% of tested areas. We observed that the distribution of gaseous hydrocarbon-oxidizing bacteria depended mainly on the seasons, the pH of soils and the fracture spacing in the formation. Ethane-oxidizing bacteria were spread more widely. CHANG et al. (2) identified a strain of ethane-oxidizing bacteria as Mycobacterium lacticolum var. ethanicum. In recent years CHEN et al. (3—5) have been studying the taxonomy of methaneoxidizing bacteria. They reported two new genera of bacteria utilizing methane as a sole carbon and energy source: Polysporobacterium gen. nov. (3) and Echinosporobacterium gen. nov. (4). The most remarkable feature of Polysporobacterium is its mode of reproduction. In addition to binary fission, the cells also produce directly a large number of sporangiospores. These sporangiospores may, under appropriate culture conditions, turn into zoospores. This genus includes two species: Polysporobacterium arenarium (3) and P. chromoflavum (5). Echinosporobacterium is characterized by the mode of reproduction and by echinulate cell surface. The vegetative cell can transform into a sporangium, usually one sporangium produces two spores, which are able to develop into new vegetative cells. The type species is Echinosporobacterium albus (4). Studies on the production of single cell protein from gaseous hydrocarbon are still going on (6). Microbiological conversion of substances and energy in quaternary sediments

Microorganisms play an important role in the hypothesis of petroleum genesis. WANG et al. (7) reported analytical results of 9 physiological groups of bacteria and their biochemical as well as geochemical properties in 75 cores from 6 wells (maximum depth 141 m) drilled into quaternary sediments of the Qinghai Lake. Results indicated that the intensity of microbial activities as well as the important factors for deciding between preservation and conversion of organic substances depended on the quality and quantity of the sediments. In the earlier period of the conversion microorganisms

Zeitschrift für allgemeine Mikrobiologie 2 4 (1984) 9, 655—662 \

Sammelbericht (Institute of Microbiology, Academia Sinica, Beijing, China)

Development of petroleum microbiology in China X . Y . WANG

(Eingegangen

am 15.12.

1983)

Petroleum microbiology in China begun in 1955 with studies on gaseous hydrocarbon-oxidizing bacteria and microbiological petroleum-prospecting method (1). Since the sixties, the following work has been done: studies of oil field microorganisms and their application in the petroleum industry; the role of microorganisms in conversion of organic sediments; and the deparaffining of oil products; production of single cell protein as well as organic acids etc. This paper gives a review of this research work done in China.

Gaseous hydrocarbon-oxidizing bacteria and microbiological petroleum-prospecting method

From 1955 to 1971 microbiological analysis of soils for gaseous hydrocarbon oxidation were performed at about 40 known and unknown oil-areas. Results indicated that the efficiency of this method was more than 65% of tested areas. We observed that the distribution of gaseous hydrocarbon-oxidizing bacteria depended mainly on the seasons, the pH of soils and the fracture spacing in the formation. Ethane-oxidizing bacteria were spread more widely. CHANG et al. (2) identified a strain of ethane-oxidizing bacteria as Mycobacterium lacticolum var. ethanicum. In recent years CHEN et al. (3—5) have been studying the taxonomy of methaneoxidizing bacteria. They reported two new genera of bacteria utilizing methane as a sole carbon and energy source: Polysporobacterium gen. nov. (3) and Echinosporobacterium gen. nov. (4). The most remarkable feature of Polysporobacterium is its mode of reproduction. In addition to binary fission, the cells also produce directly a large number of sporangiospores. These sporangiospores may, under appropriate culture conditions, turn into zoospores. This genus includes two species: Polysporobacterium arenarium (3) and P. chromoflavum (5). Echinosporobacterium is characterized by the mode of reproduction and by echinulate cell surface. The vegetative cell can transform into a sporangium, usually one sporangium produces two spores, which are able to develop into new vegetative cells. The type species is Echinosporobacterium albus (4). Studies on the production of single cell protein from gaseous hydrocarbon are still going on (6). Microbiological conversion of substances and energy in quaternary sediments

Microorganisms play an important role in the hypothesis of petroleum genesis. WANG et al. (7) reported analytical results of 9 physiological groups of bacteria and their biochemical as well as geochemical properties in 75 cores from 6 wells (maximum depth 141 m) drilled into quaternary sediments of the Qinghai Lake. Results indicated that the intensity of microbial activities as well as the important factors for deciding between preservation and conversion of organic substances depended on the quality and quantity of the sediments. In the earlier period of the conversion microorganisms

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X . Y . WANG

play an important role in H 2 -production, H 2 -transfer, deoxygenation, denitrification, even in the creation of a reduced environment, and in the lithogenesis. The energy derived from the decompositions of organic substances by microorganisms has been stored partially in the milieu and turned it into a reduced state. I t helped to preserve the remaining organic substances. Another part of the energy was transferred to the residual organic substances which were then reduced and converted into petroleum. F a t t y acids were the main intermediate products during the earlier period of organic substances conversion. I n 5 reduced sections almost half of total organic substances were f a t t y acids. I t has also been proved by simulated tests in the laboratory t h a t CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 3 H 6 , W-C 4 H 1 0 , C 4 H s , and MO-C 4 H 1 0 were obtained during fermentations of f a t t y acid by means of core and lake sediment inoculation. Therefore, the authors inferred t h a t in the sediments heavy hydrocarbons may have been produced from organic substances by microbial fermentation. Bacterial activities in oil reservoirs et al. (8 — 1 0 ) performed microbiological analyses of cores and oil-water samples of the Yumen oil area. In order to avoid contamination of cores with drilling mud, its penetrated ranges into cores were determined by using Serratia marcescens as an indicator strain (8). Results indicated t h a t it was necessary for the whole core to be removed 2 . 5 — 3 . 0 cm from its surface. Bacterial activities in oil reservoir were greatly enhanced by waterflooding. At the earlier watered Laojunmiao oil field (11) the reservoir water belonged to the calcium chloride type. I t s mineralization was about 18,550—98,333 ppm, salt content 16,353 to 66,570 ppm, S0 4 0.01—4.96 in equivalency percentage. The temperature of horizon L ranged between 20—36 °C. Saprophytes, denitrifying bacteria, anaerobic hydrocarbon-utilizing bacteria, sulphate reducers etc. have been found in oil-bearing cores (9). The p H of the backflushed water was 6.0—8.0. The injected fresh water carried certain bacteria and S0 4 into the reservoir, and diluted the stratum water, thereby causing an enhancement of bacterial activities. At the well bottom an active development biocoenose was formed which was composed of sulphate reducers and hydrocarbon-oxidizers and which especially enhanced the sulphate reduction processes.' The number of sulphate reducers in stratum water was as high as 105 to 10 6 /ml. H 2 S reached a maximum of 91.3 — 136.4 mg/1. Based on the analytical results from 21 wells, the active development zones of bacteria extended about 6.8—9.4 m around t h e bottom of the injection wells (11). At the later watered Shengli oil field (12) the stratum water contained no S0 4 . I t s temperature was as high as 70—80 °C. I t thus was a sifnificantly limiting factor for the development of bacteria in this oil field. The temperature at well bottoms was, however, only 52—66 °C. During sampling the temperature of backflushed water was measured to range between 26.5—42 °C. Therefore, during the continuous water injection the temperature was not very high around the well bottom. I t depended upon both the injection period and the injection rate. Microbiological and hydrochemical analysis indicated t h a t the maximum counts of sulphate reducers in backflushed waters were 103 to 10 5 /ml. The H 2 S contents were 0.62—10.12 mg/1. The active development zones were located between 2.4 and 2.7 m around the well bottoms. The percentages of growth for sulphate reducers at 30°, 45°, 55°, and 65 °C were 100, 97.4, 26.3 and 10.5, respectively. A method has been developed to sterilize bacteria in the active development zones and for increase the water-intake capacity of injected wells (13). I t s applicability was WANG

Petroleum microbiology in China certified by 26 field experiments. This allowed to control bacterial corrosion by the breakdown of biocoenose formation.

657 plugging and

Application of microbial exopolysaccharides in petroleum industry Up to now, all of the microbial exopolysaccharides applied in industries are produced from carbohydrates. Some bacterial species have been reported to be able to produce polysaccharides from w-alkanes or liquid paraffin. However, informations concerning their application and production in industry are not available. W A N G et al. and a Research Group of Systematic Bacteriology, Institute of Microbiology, Academia Sinica, reported that some of the following bacterial strains were able to produce exopolysaccharide from crude oil or liquid paraffin: Brevibacterium viscogenes n. sp. 74—230 (14) and Corynebacterium flavoaurantiacum D9004 (15) and C. gummiferum n.sp. S114 (16). The yields of polysaccharides produced by Brevibacterium viscogenes 74—230 were 8.0 g/1 from 12% (w/v) crude oil and 12.0 g/1 from 4 % (v/v) heavy liquid paraffin (mainly composed of C 1 2 — C 19 w-alkanes). The conversion rate of added paraffin was higher than 4 0 % (17). The polysaccharide was composed of D-glucose, D-mannose, D-galactose, L-rhamnose, and D-arabinose with a molar ratio of 4 : 3 : 2 : 1 : 0.25. I t also contained 0 . 5 — 0 . 7 % pyruvic acid (18). Its rheological properties, shear thining effect, shearing resistance, sensitivity to salts etc. were determined and compared with xanthan, partially hydrolized polyacrylamide, and carboxylmethylcellulose applied in petroleum industry. The results indicated that the properties of this polysaccharide were well comparable to those of xanthan, and far better than those of the two other compounds. I t is noteworthly that this polysaccharide is produced from crude oil or its fraction, while xanthan is produced from carbohydrate (19). The diluted fermentation fluid was used as driving fluid in laboratory scale model experiments. When the injection volume correspond to 2 0 % of the pore volume, the ultimate recovery for Daqing crude oil was increased by 9%(20). When displaced with the thickened water prepared from the polysaccharide Cg-S114, the ultimate recovery for the Dakang crude oil and Shengli crude oil was increased by 9.5—29.4% and 8 . 3 - 2 7 . 6 % , respectively (21). The polysaccharide B V 7 4 —230 is a suitable drilling mud additive (18). Preliminary drilling experiments showed a promissing result.

Single cell protein and deparaffining A series of studies on the production of single cell protein and deparaffining of petroleum fractions were carried out at Shanghai Institute of Organic Chemistry, Academia Sinica (22) during the last decade. Mu et al. (23) reported that Pichia petrophilum n. sp. MU D 3 could lower the freezing points of a mixture of light and heavy distilled oil (oil/medium = 1/3) from + 1 7 ° to about —50 °C after 60 hrs of fermentation. The freezing point of 300—400 °C petroleum fraction (w-paraffin content 5 . 5 % ) was shifted from + 4 . 5 ° to —60 °C after fermentation for 70 hrs with Torulopsis deparaffina n. sp. C 7 . The yield of refined dry yeast was 5.4 g/1 of petroleum fraction (24). L I N G et al. ( 2 5 ) identified two strains of thermophilic hydrocarbon-oxidizing bacteria which they designated as Corynebacterium thermophilum n. sp. F 7 6 and C. deparaffinicum n. sp. F761. The freezing point of lubricating oil B - l (n-alkane content 2 0 %

658

X . Y . WANG

treated with the two strains was lowered from + 2 6 ° to —37 °C after 30 hrs of fermentation. Production of organic acids Organic acids are very useful raw materials. T I A N et al. ( 2 6 ) reported t h a t the m u t a n t SB-7 of Candida rugosa obtained by NTG and 60Co treatment was able to produce succinic acid from heavy liquid paraffin (6.0%, v/v). Urea served as a suitable nitrogen source at a concentration of 0.1%. I n order to control t h e p H value, an appropriate amount of CaC0 3 was necessary for producing acid in the fermentation processes. The highest yield of succinate was 4.45% and the conversion rate was 74%. The other strain, Candida rugosa C90, was capable of producing fumaric acid from heavy liquid paraffin (28). After 74—85 hrs of fermentation in a medium containing 6 % CaC0 3 , the yield of fumaric acid was 3.8—4.2% (conversion rate 63—70%). I t was further increased to 5.2% (conversion rate 85%) by continuous feeding of CaC0 3 (29). NTG and 60Co treatment of this strain led to the isolation of the m u t a n t CNO 20 . The yield of fumaric acid obtained with this m u t a n t was 6.0%, the conversion rate 116% (30). Candida lipolytica AS 2.1207 produced 3 % of a-ketoglutamic acid from heavy liquid paraffin (31). The conversion rate of the substrate (10%, v/v) was 40%. Citric acid and ¿so-citric acid were produced by Candida lipolytica PC 711. By using heavy liquid paraffin at a concentration of 6—8% (w/v) as carbon source and after a fermentation for 5 days, the yeast was able to accumulate a total of 7—8% citric acid and ¿so-citric acid in the medium (32). When C. lipolytica B74 was grown for 4 days in a medium containing heavy liquid paraffin, ammonium sulphate, calcium superphosphate etc. the content of citric acid in the fermentation broth was about 7%. The total acid content determined by the pyridine coloration method and calculated as citric acid was about 14% on an average. After conversion of ¿so-citric acid to citric acid by the addition of ammonia, the content of citric acid was about 80—90% of total acids. The citric acid conversion rate counted from raw material was 112% and the conversion rate was 132.5%, even 184.1% based on total acids (33). Tianjin Institute of Industrial Microbiology (34) isolated a yeast strain, Candida lipolytica 8—2, from a sample of orchards soil. I n a medium containing 10 — 12% heavy liquid paraffin, the yeast accumulated between 7% and 11% citric acid over a period of 5 days. The conversion rate was 76—92%. By NTG treatment and UV irradiation the fluoroacetatesensitive m u t a n t NV-1 was obtained which grew very poorly in a medium containing Na-citrate. The percentage of citric acid among the total of organic acids raised from 50% in the parent strain to 80% in the m u t a n t . These values were obtained when paralles experiments were performed in shaking flasks with a medium containing 7.5% heavy liquid paraffin and 6 % CaC0 3 . The aconitate hydratase activity of the m u t a n t strain was significantly lower and reached about half of t h a t of the parental strain (35). FA et al. (36) studied the microbial production of salicylic acid from naphthalene. They obtained two strains, Pseudomonas ovalis AS1.593 and P. aeruginosa AS1.860, which showed an increased growth rate and a suitable yield of salicylic acid. At optimal conditions more t h a n 19 g of salicylic acid per litre of culture medium was produced by P. aeruginosa AS1.860. The conversion rate was 85%. Institute of Forestry and Pedology, Academia Sinica (37) reported studies on the production of sebacic acid from w-decane by Candida lipolytica C-19-2. After 96 hrs of fermentation in a medium containing w-decane (10%, v/v), sodium acetate, and urea etc. the yield of sebacic acid was 30 g/1 (conversion rate about 40%).

P e t r o l e u m microbiology in China

659

The metabolic products of C. lipolytica AS2.1207, C. tropicalis 1230 and its m u t a n t U 3 _ 21 have been identified a t the Research Group of Hydrocarbon Metabolism, Institute of Microbiology, Academia Sinica (38, 39). These strains produce aliphatic alcohol, acid and ester in culture broth. The kind and quantitiy of their metabolic products, however, varied in different strains. For instance, C. lipolytica AS2.1207 could either produce monocarboxylic acid by monoterminal oxidation or dicarboxylic acid by diterminal oxidation. This strain was also able to produce unsaturated monocarboxylic acids. Most of the monocarboxylic acids formed had langer carbon chains t h a n the substrate. Therefore, the capability of dehydrogenation and chain elongation is rather stronger in this strain. I n contrast, C. tropicalis 1230 produced mainly shorter dicarboxylic acids by diterminal methyl oxidation and /9-oxidation, but it scarcely accumulated monocarboxylic acid from w-alkane. By NTG t r e a t m e n t and UV radiation of this strain, the m u t a n t U 3 _ 21 was obtained which accumulated dicarboxylic acids with a chain length of more t h a n ten carbon atoms (40). Resting cells of the m u t a n t produced dicarboxylic acids corresponding to the substrate chain length from various individual w-alkanes (C10 to C18). After improving the fermentation conditions (41, 42) the yields of mixed dicarboxylic acids from heavy liquid paraffin (10%, v/v) were 6.0% after 96 — 120 hrs of fermentation. The m u t a n t D 28 was derived from C. tropicalis T 24 _ 11 by N a N 0 2 treatment. I t yielded sebacic acid and dodecane-l,10-dicarboxylic acid at concentrations of 3.9% and 4.8%, respectively (43). SHEN et al. (44, 45) reported the isolation of a mutant, N-15, of C. lipolytica 192 following treatment by NTG. Resting cells of the m u t a n t could oxidize w-pentadecane (16%) to tridecane-l:13-dicarboxylic acid with a yield of 109 g/1 after 100 hrs of fermentation. The conversion rate was 68%. The polyploid m u t a n t s NP C0 N 22 and NP c a N39 obtained by NTG, colchicine and camphor treatment of C. tropicalis 79 were capable of producing tridecane-1:13-dicarboxylic acid at concentrations as high as 33.5 g/1 and 34.5 g/1, respectively. After improving the fermentation conditions the yield of tridecane-1:13-dicarboxylic acid could be further increased to more t h a n 70 g/1 (44, 46, 47). I t was found (47—49) t h a t urea could significantly influence the biosynthesis of long-chain dicarboxylic acids by the polyploid m u t a n t NP C0 N 22 . When urea was added to 0.1% the amount of dicaboxylic acid reached the maximum level of 77 g/1. However, when the urea concentration was further increased to more t h a n 0.2% only a negligible amount of long-chain dicarboxylic acids was produced. The inhibitory effect was mainly due to urea molecule itself and not caused by ammonium — its decomposition product. I t was suggested t h a t urea played an important role as a low molecular weight effector within the diterminal oxidation system. The induction of microbody formation in the polyploid m u t a n t of C. tropicalis by w-alkane and its inhibition by urea has been investigated (50). The formation of microbodies in the m u t a n t cells was induced only when w-alkane was present in the medium in addition to the carbon source. The development of this organelle was found to the carbon source. The development of this organelle was found to coincide with the production of large amounts of long-chain dicarboxylic acids. Both of t h e m were regulated by urea. When urea was added to medium at concentrations u p to 0.1%, both the amount of lon-chain dicarboxylic acid and the development of microbody reached their optimal levels. In the presence of an excess of urea (0.2%) both of them were, however,.strongly inhibited. Therefore, the microbody formation was a necessary condition for producing long-chain dicarboxylic acids. I n a screening program WANG et al. (51) isolated the strain C. lipolytica AS 2.1207, which yielded higher amounts of f a t t y acids. By improvement of the fermentation conditions the amount of f a t t y acids produced from heavy liquid paraffin (15%, v/v) media increased to 13—14 g/1 after

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WANG

4 days. The fatty acids consisted mainly of C13—C18 acids, among which C16—C18 were the most abundant ones and accounted for over 80% of the total acids, while the percentage of unsaturated acids was 80%. A mutant, AS 2.1399 was obtained from this strain by 60Co treatment (52). Its potency was considerably stable. The yield of long-chain fatty acids was increased to 21 g/1. Furthermore, the microbial production of surfactants (53) and microbiological problems of fuel oils during the storage (54) have attracted our attention.

References 1. D A N C H I A - L I N et al., 1957. The isolation of petroleum microorganisms. Scientia, 3, 2 . C H A N G K A I - M I N G , J A W C H I H - J U N G , 1 9 6 4 . Study on the ethane-oxidizing bacteria. 3. 4.

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14. 15. 16. 17. 18.

19. 20. 21.

90—91. Acta Mi-

crobiologica Sinica, 10 (2), 149 — 156. C H E N Z I - Y I N G et al., 1980. Polysporobacterium —a unique genus of bacteria, ibid., 20 (4), 339 to 344. L I A N G J I A - Y U A N , C H E N Z I - Y I N G , 1 9 8 3 . A new genus of bacteria, ibid, 2 3 ( 3 ) , 1 9 3 — 1 9 6 . C H E N Z I - Y I N G et al., 1983. A new species of Polysporobacterium. ibid, 23 (1), 1—5. Z H A O S H T J J I E et al., 1 9 8 1 . Isolation of a methane-utilizing bacterial strain Methylomonas sp. 7 6 1 M and its some characteristics, ibid, 21 ( 3 ) , 2 7 1 — 2 7 7 . W A N G D A Z H E N et al., 1 9 7 9 . The geological role of microorganisms in process of petroleum formation. I n "Quinghai Lake Syhthetic Investigatory Report", Scientific Pubi., Beijing, pp. 223-264 W A N G H S I U - Y Ü A N , M A O K U E I C H E N , 1964. Die Verwendung eines Indikatorstammes zur Feststellung der eindringenden Tiefgrenze der Spülflüssigkeit in die Bohrkerne bei dem Bohrungsprozeß. Acta Microbiologica Sinica, 10 (2), 168 — 174. W A N G HSITJ-YÜAN, P I CHÜ-HSIN, 1 9 6 4 . Mikroflora der Ölschichten von Erdöllagerstätte Lao-Chün-Mio. ibid, 10 (2), 175 — 181. W A N G H S I U - Y Ü A N , M A O K U E I - C H E N , 1 9 6 5 . Die Verteilung der Mikroflora im Ölwasser bei Yü-Men-Erdölgebiete. ibid, 1 1 ( 4 ) , 5 5 4 — 5 6 3 . W A N G X I U Y U A N et al., 1981. Regularities of bacterial development in oil-bearing horizon L o f L a o j u n m i a o o i l field during the waterflooding process. Acta Ecologica Sinica, 1(1), 22—29. W A N G X I U Y U A N et al., 1982. A combination of sterilizing and deplug in waterflooding horizon a t oil-field. Microbiology, 9 (6), 259—261. W A N G X I U Y U A N , Z H O U P E I J I N , 1 9 8 4 . Bacterial activities in the flooded petroleum horizons a t the third area of Shengli oil field. Acta Ecologica Sinica, 4 (2), 128 — 133. W A N G X I U Y U A N et al., 1980. Studies on microbial exopolysaccharides produced from crude oil and oil products. I. Identification of strain 74—230. Acta Microbiologica Sinica, 20 (4), 345-350. W A N G X I U Y U A N et al., 1982. Studies on microbial exopolysaccharides produced from crude oil and oilproducts. I I . Exopolysaccharide produced from crude oil by Corynebacterium flavo-aurantiacum D9004. ibid, 22 (1), 71—78. Research Group of Systematic Bacteriology, Institute of Microbiology et al., 1979. Studies on the production of polysaccharide by petroleum fermentation of Corynebacterium gummiferum nov. sp. I. Identification of organisms, ibid., 19 (4), 341—346. W A N G X I U Y U A N et al., 1982. Studies on microbial exopolysaccharides produced from crude oil and oilproducts. I I I . A suitable medium for exopolysaccharide synthesis by Brevibacterium, viscogenes n. sp. 7 4 - 2 3 0 . ibid., 22 (4), 367—372. W A N G X I U Y U A N , 1983. A microbial polysaccharide produced from crude oil or liquid paraffin and its application in petroleum industry. "Proceedings of 1982 "International Conference on Microbial Enhancement of Oil Recovery", May 16—21, 1982, Shangri-La, Afton, Oklahoma, U.S. Department of Energy, pp. 29—37. W A N G X I U Y U A N et al., 1982. Studies on a microbial exopolysaccharide produced by Brevibacterium viscogenes 74—230 as a drilling mud additive. Acta Petrolei Sinica, 3 (4), 59—69. W A N G X I U Y U A N , W A N G C H U A N Z H U , 1980. Microbial polysaccharide produced from crude oil and its application in secondary oil recovery, ibid, 1 (4), 77—85. Z H A N G Z H A O C H E N and Q I N T O N G L U O , 1 9 8 3 . A survey of research on the application of microbial techniques to the petroleum production in China. "Proceedings of 1982 "International Conference on Microbial Enhancement of Oil Recovery", May 1 6 — 2 1 , 1 9 8 2 , Shangri-La, Afton, Oklahoma, U.S. Department of Energy, pp. 135 — 139.

Petroleum microbiology in China

661

22. LI JINGLIAN, 1981. International Symposium on Single Cell Proteins 1981, Paris. Microbiology, 8 (4), 198. 23. Mu CHUNGJINGet al., 1979. Anew species of yeast Pichia HANSEN. Acta Microbiologica Sinica, 1 9 (3), 2 5 9 - 2 6 4 .

24. GAO HONGTU et al., 1979. A new strain of deparaffining yeast Torulopsis deparaffina n. sp. and its character of fermentation, ibid, 19 (4), 370 — 374. 25. LING DAIWEN et al., 1982. Two new species of Corynebacterium. ibid, 22 (3), 197—206. 26. TIAN JING et al., 1981. Fermentative production of succinic acid from liquid K-paraffin by Candida rugosa. I. Screening and induced mutation of the microorganisms, ibid. 21 (2), 229-233.

27. WANG SHIZHUO et al., 1981. Fermentative production of succinic acid from liquid «-paraffin by Candida rugosa. II. Shake flask fermentation conditions, ibid, 21 (4), 494 — 500. 28. Research Group of Fumarie Acid, 1975. Fermentative production of fumarie acid from liquid paraffin by Candida rugosa C90. I. Screening and identification of the microorganisms, ibid, 15 (1), 1 5 - 2 0 . 29. CHEN LIQIONG et al., 1975. Fermentative production of fumarie acid from liquid paraffin by Candida rugosa C90. II. Studies on the fermentation conditions, ibid, 15 (3), 197 — 204. 30. WusiH Solvent Preparation Factory et al., 1976. Tests of increasing the fermentation production of fumarie acid from liquid paraffin. Microbiology, 3 (3), 21—22. 31. Fermentation Workshop, Institute of Microbiology, Academia Sinica, 1976. Fermentation production of a-ketoglutamic acid from liquid paraffin, ibid. 8 (4), 15 — 17. 32. Research Group of Petroleum Fermentation, Shing-shen Fermentation Factory and Biology Department, Futan University, 1973. Studies on the production of citric acid and isocitric acid by fermentation from ra-alkanes. Acta microbiologica Sinica, 13 (1), 51 — 58. 33. Citric Acid Research Group, Shenyang Institute of Food and Fermentation, 1975. Studies on the fermentation of citric acidfron ra-alkanes by Candida lipolytica B 71 . ibid, 15 (3), 191 — 196. 34. Tianjin Institute of Industrial Microbiology et al., 1976. Production of industrial grade citric acid from n-paraffin by Candida lipolytica 8—2. ibid. 16 (3), 214—219. 35. X u ZIYUAN et al., 1981. Studies on the citric acid-producing strain, Candida lipolytica, with ra-paraffin: Induction of the fluoroacetate-sensitive mutant and comparison of its characteristics with those of the parent strain, ibid, 21 (1), 96 — 101. 36. FA YOU-HUA et al., 1974. Microbial production of salicylic acid from naphthalene, ibid. 14 (1): 101-111.

37. Institute of Forestry and Pedology, Academia Sinica et al., 1979. Studies on the fermentation of sebacic acid from n-decane by Candida lipolytica. ibid, 19 (1), 64 — 71. 38. Research Group of Hydrocarbon Metabolism, Institute of Microbiology, Academia Sinica, 1981. »i-Alkane metabolism in microorganism. I. Investigation on metabolic products of ra-alkane in Candida, ibid, 21 (1): 88 — 95. 39. LIU ZUTONG et al., 1982. m-Alkane metabolism in microorganism. II. Fluctuation of long chain esters production by yeast in w-alkane fermentation. Microbiology, 9 (6), 261—263. 40. Research Group of Hydrocarbon Metabolism and Fermentation Workshop, Institute of Microbiology, Academia Sinica, 1980. Fermentative production of mixed long chain dicarboxylic acid from m-alkanes. I. Screening, mutation and identification of the microorganisms. Acta Microbiologica Sinica, 20 (1), 88—93. 41. IDEM, 1980. Fermentative production of mixed long chain dicarboxylic acid from N-alkanes. II. Investigation on fermentative conditions of mixed dicarboxylic acid for mutant U3_21. Microbiology, 7 (1), 13 — 17. 42. IDEM, 1979. Studies on the fermentation of long chain dicarboxylic acids. Acta Microbiologica Sinica, 19 (1), 7 1 - 7 5 . 43. Liu ZUTONG et al., 1982. Investigation on the mutant for the sebacic acid and dodecane-1,10dicarboxylic acid fermentation. Hereditas (Beijing), 4 (2), 16 — 18. 44. SHEN YONGQIANG et al., 1979. Studies on microbial production of long chain dicarboxylic acid from II-alkane. I. Screening of polyploid strains of Candida tropica,lis capable of producing high yield of long-chain dicarboxylic acid from w-alkane. Acta Phytophysiologica Sinica 5 (2), 161-170. 45. SHEN YONGQIANG et al., 1980. Studies on microbial production of long-chain dicarboxylic acid from m-alkane. IV. Production of long chain dicarboxylic acid by conversion with resting Candida yeast cells, ibid, 6 (1), 29—36. 46. SHEN YONGQIANG et al., 1979. Studies on microbial production of long chain dicarboxylic acid from ra-alkane. II. Breeding of polyploid strains of Candida tropicalis. ibid, 5 (2), 171 —179. 47. SHEN YONGQIANG et al., 1979. Studies on microbial production of long chain dicarboxylic acid from m-alkane. III. Fermentation conditions of tridecane-l,13-dicarboxylic acid with a polyploid mutant of Candida tropicalis. ibid, 5 (4), 385—393.

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X . Y . WANG

48. CHIAO JUISHEN et al., 1981. Regulatory effect of urea on the diterminal oxidation of n-alkane with Candida tropicalis to produce dicarboxylic acids. I. Inhibition and repression, ibid, 7 (2), 1 7 5 - 1 8 3 .

49. XU KEREN et al., 1983. Regulatory effect of urea on the determinal oxidation of N-alkane with Candida tropicalis to produce dicarboxylic acids. I I I . A study on microbial growth and balance of carbon metabolism. Acta Microbiologica Sinica, 23 (1), 63—67. 50. SHEN YONGQIANG et al., 1981. Effects of urea on the formation of microbody in alkane oxidation with a polyploid mutant of Candida tropicalis. Acta Phytophysiologica Sinica, 7 (1), 49-56. 51. WANG DAZHEN et al., 1981. Studies on the petroleum oil yeasts and its application. I. Studies on the f a t t y acids production from m-alkanes by oil yeast. Acta Microbiologica Sinica, 21 (4), 4 8 2 — 4 8 8 .

52. TAN PEIYING et al., 1981. Studies on fat-producing yeasts grown on re-paraffins and application of its products. II. Breeding and fermentation of the high yield fat-producing yeasts and application of its products in ore dressing. Microbiology, 8 (4), 159 — 163. 53. WANG XIUYUAN et al., 1982. Analyses of an emulsifier extracted from crude oil fermentation broth by a bacterial strain H255. Acta Microbiologica Sinica, 22 (3), 269—275. 54. WANG XIUYTJAN et al., 1981. Microbiological investigations on fuel oils during the storage. Acta Ecologica Sinica, 1 (4), 307—314. Mailing address: Dr. X. Y. WANG, Institute of Microbiology, Academia Sinica. Beijing, China

Zeitschrift für allgemeine Mikrobiologie 24 (1984) 9, 6 6 3 - 664

Buchbesprechungen C. K. M A T J I E W S , E. M. K U T T E R , G. M O S I G and P. B . B E U G E T , Bakteriophage T4. X + 410 S., 138 Abb., 46 Tab. Washington 1983. American Society for Microbiology. $ 19.00. ISBN 0-91482656-5. Der virulente Bakteriophage T4 gehört zu den größten und am kompliziertesten aufgebauten Bakterien-Viren. Mit ca. 200 Genen ist T4 von Funktionen des Wirtsorganismus E. coli in weitaus geringerem Maße abhängig als andere Phagen — die Erforschung der komplexen Organisation des T4-Genoms und der komplizierten Partikel-Morphogenese war demzufolge auch langwieriger und schwieriger als bei einfacher gebauten Phagen. Die vorliegende Monografie füllt eine Lücke in der Serie von Monografien über wichtige Vertreter der Bakteriophagen (z. B. Lambda, RNA-Phagen, Einzelstrang-DNA-Phagen) und faßt eine kaum noch übersehbare Fülle experimenteller Details über alle Kapitel der T4-Biologie zusammen, die nach E L L I S ' und D E L B R Ü C K ' S (1939) berühmten one-step-growth-Experiment bis heute erhalten worden sind. Nach einer historischen Einleitung (DOERMAN) werden folgende Komplexe behandelt: Struktur und Infektion; DNA-Metabolismus (beteiligte Enzyme, DNA-Replikation in vivo); Regulation der Genexpression (Transkription, Processing und Translation); Morphogenese; Struktur, Organisation und Manupulation des Genoms; Besonderheiten der Wechselwirkung zwischen einzelnen Genprodukten. Qualität und Klarheit des Textes und der Illustrationen sowie der behandelte Gegenstand — T4 als eines der Hauptobjekte molekularbiologischer Forschung — sichern dem vorliegenden Band einen Platz in der Reihe molekularbiologischer und genetischer Standardwerke. S . K L A U S (Jena) A. M I Z R A H I and A. L. VAN W E Z E L (Editors), Advances in Biotechnological Prozesses, Volume 1. X I I I + 349 S., 84 Abb., 54 Tab. New York 1983. Alan R. Liss Inc. £ 44.00. ISBN: 0-8451-3200-8. Wieder ein Start zu einer neuen Buch-Serie. Der vorliegende erste Band verdeutlicht recht gut das Bemühen der Herausgeber, dem gestellten Ziel der Dokumentierung der breiten Verbindung biologischer Disziplinen mit der Ingenieurtechnnik in der Biotechnologie gerecht zu werden, wobei es selbstverständlich nur möglich sein wird, diese Verbindung sehr spezialisiert vorzustellen. Die neue Serie will umfassende Reviews über neueste Entwicklungen und Anwendungen aus der Biotechnologie im umfassenden Sinne vorstellen einschließlich Ausführungen über den Stand, die Grundlagen,Hypothesen, Detailschritte und Anwendungen der dargestellten Produkte und/oder Prozesse. Die Beiträge sollen jeweils von profilierten Insidern geschrieben werden und eine ausführliche Referateliste enthalten. Die in den ersten Band aufgenommenen 10 Artikel weisen durchweg eine große Praxisbezogenheit auf. Mit dem Reaktordesign befassen sich 2 Beiträge, wobei auf Produktionsmaßstäbe ebenso eingegangen wird wie auf Sterilisation und Kontaminationskontrolle. 2 Artikel sind der Herstellung von flüssigem bzw. gasförmigem Kraftstoff aus Roh- und Abfallprodukten gewidmet, ein weiterer der mikrobiellen Produktgewinnung aus Methanol und ein Kapitel der Proteinherstellung durch Verwendung alternativer Substrate. Weitere Reviews befassen sich mit der Produktaufarbeitung durch immobilisierte Zellen bzw. Affinitätschromatographie, der Metallgewinnung durch Bioleaching und neuen /Ï-Lactam-Antibiotica. Es ist zu wünschen, daß die folgenden Bände in gleicher Weise übersichtlich und praxisnahe sein werden. M . M E N N E » (Jena) and A. T . M A R T I N E Z , Manual and Atlas of the Penicillia. 8 7 4 S . , 2 2 7 Abb., 2 5 2 Farbtafeln mit je 6 Abb., 228 s/w Rasterelmi-Aufnahmen, Amsterdam-New York-Oxford 1982. Elsevier Biomédical Press, 3 5 0 , 0 0 Holl. Gulden.

C. RAMIBEZ

Die Autoren legen mit diesem Handbuch eine moderne Monografie der Gattung Pénicillium vor, mit deren Hilfe die Bestimmung möglichst einfach und trotzdem sicher möglich ist. Die Untersuchungstechniken werden eingehend kurz abgehandelt. Im Text werden die Arten ausführlich beschrieben, Schlüssel angegeben und auf Abgrenzungen hingewiesen. Es sind Hinweise auf Stoffwechselleistungen (Antibiotica, Mykotoxine, Enzyme) und pathogene Eigenschaften sowie die Sammlungsnummern der Referenzstämme angegeben. Von besonderem Wert sind die Abbildungen : Von allen Arten werden die Ober- und Unterseite 2 Wochen alter Kolonien auf CA, CYA und MEA in Farbtafeln dargestellt, wichtige Elemente der Mikromorphologie sind als Zeichnungen im Text enthalten, und die Konidien werden in Rasterelmi-Aufnahmen gezeigt.

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Buchbespre chnngen

I n eigenen Kapiteln werden alle Arten und Varietäten aufgeführt, weiterhin sind enthalten eine Liste zweifelhafter Arten und eine Liste der Synonyma. Umfangreiche Glossarien, Autorenund Sachregister erleichtern die Benutzung des Buches erheblich. Dieses hervorragend ausgestattete Buch wird jedem, der mit oder über Penicillien arbeitet, unentbehrlich werden, es wird aber auch sicher dieser wichtigen Pilzgattung neue Freunde zuführen. Der Preis ist entsprechend dem Umfang und der guten Ausstattung erstaunlich günstig. H . A . KOCH ( E r f u r t )

H.-J. REHM and G. REED (Editors), Biotechnology, a Comprehensive Treatise in 8 Volumes, Volume 5: Food and Feed Production with Microorganisms (Volume Editor: G. REED). 631 S., 135 Abb., 201 Tab. Weinheim-Deerfield Beach (Florida)-Basel 1983. Verlag Chemie. I S B N : 3-527-25767-5. Der vorliegende 5. Band der 8bändigen Serie „Biotechnology" u m f a ß t 15 Kapitel über die mikrobielle Herstellung von Nahrungs- und Genußmitteln, soweit sie nicht schon in Band 3 behandelt wurden. Es werden folgende Schwerpunkte gesetzt: Backwaren, Wein und Brandy, Bier, Käse, andere fermentierte Milchprodukte, Milchsäuregärung von Kohl und Gurken, Oliven, Starterkulturen f ü r die Fleischproduktion, Essig, destillierte Getränke, typische fermentierte Produkte verschiedener Länder, Kakao, Tee, Kaffee, Zusätze zu Nahrungsmitteln. Zu diesen einzelnen Schwerpunkten werden detaillierte Daten zur Rohstoffsituation,- gewinnung, zur Technologie der Herstellung sowie zu Eigenschaften und Zusammensetzung der Produkte gegeben. Vor allem die sehr klar aufgebauten und inhaltlich sehr umfassenden, aber nicht überladenen Tabellen ergänzen die einzelnen Kapitel sehr gut. Ein ausführliches Sachregister ermöglicht ein schnelles Auffinden der gewünschten Information. Die Literatur ist bis 1982 erfaßt. Die Aufmachung des Buches, die Anordnung der einzelnen Arbeiten sowie die Vielzahl der den Text ergänzenden und erläuternden Tabellen und Abbildungen entsprechen den bereits vorangegangenen Bänden der Serie. Dieser Band, wie auch die anderen dieser Serie verdient eine große Verbreitung in Fachbibliotheken und in entsprechenden Speziallaboratorien. H.-P. S C H M A U D E R (Halle/Saale)

H . SANDERMANN, Membranbiochemie — eine Einführung. 131 S., 60 Abb., 10 Tab. Berlin-Heidelberg-New York-Tokyo 1983. Springer-Verlag. Geheftet DM 44,00. I S B N 3-540-12594-9. Das als Hoehschultext ausgewiesene kleine Büchlein vermittelt mit präzise formulierten Angaben und instruktiven Abbildungen einen ausgezeichneten Überblick über A u f b a u und Funktion von Biomembranen bis hin zu modernen Untersuchungsmethoden einschließlich von Vorschriften f ü r experimentelle Standardtechniken. Schwerpunkte bilden der chemische A u f b a u von Membranen, Membranmodelle, Techniken der Lipidologie, Membraneffektoren und -proteine, Lipid-ProteinWechselwirkungen sowie membranabhängige Prozesse des Stofftransports, der I m m u n a n t w o r t , der Toxinwirkung und der Zellwandsynthese. Die Broschüre empfiehlt sich daher bestens als eine moderne Einführung in dieses wichtige Spezialgebiet f ü r Studenten der Biowissenschaften, aber auch als Arbeitsgrundlage f ü r Hochschullehrer und Wissenschaftler aus angrenzenden Bereichen. Der Verweis auf Spezialliteratur ermöglicht vertiefende Einsichten. Das Buch schließt damit eine spürbare Lücke im bisherigen Angebot an spezialisierter Studienliteratur. Diese überaus positive Einschätzung wird auch durch einige Korrekturfehler (Glukose s t a t t Glucose) nicht abgemindert. U . GRÄFE ( J e n a )

Angewandte medizinische Mikrobiologie Von J . G. Collee (Übersetzung aus dem Englischen) (Lizenzausgabe des Verlages Chemie, Weinheim) (Wissenschaftliche Taschenbücher, Reihe Biologie)

1980. 230 Seiten -

55 Abbildungen -

21 Tabellen -

11 X 18 cm - 12,50 M

Bestell-Nr. 7627054 (7265) (Vertriebsrechte nur für D D R und das sozialistische Ausland)

Der Verfasser informiert über die Untersuchungsmethoden bakterieller Infektionen im Laboratorium. Er erläutert die Mechanismen von Infektionsübertragungen, die Abwehrsysteme des Wirtes, die Immunantwort sowie therapeutische und präventive Maßnahmen und gibt eine Übersicht über die häufigsten pathogenen Bakterien, Viren und Pilze.

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AKADEMIE-VERLAG • BERLIN DDR-1086 Berlin, Leipziger Str. 3 - 4

Z E I T S C H R I F T FÜR ALLGEMEINE MIKROBIOLOGIE VOLUME 24

1984

NUMBER 9

CONTENTS Localization of pyridine nucleotide-independent alcohol dehydrogenase and NADP-dependent aldehyde dehydrogenase in Acinetobacter calcoaceticus 69/V (in German)

B . F I S C H E R , R . C L A U S AND H . - P . KLEBER

587

Alterations in the competitive force of certain basidiomycetous ground fungi as exposed to daylight

G . GBAMSS

591

Studies on regulation of the glyoxylate cycle enzymes in Saccharomycopsis lipolytica. II. The role of glucose and itaconic acid in the isocitrate lyase regulation (in German)

INGE HÖNES

599

Identification of two Candida maltosa strains by means of DNA reassociation (in German)

G . KTJNZE, F . S C H A U E R , I . SAMSONOVA, U . K L I N N E R , R . B O D E , M . H E C K E R AND D . B I R N B A U M

607

Nuclear inheritance of the biosynthesis of cyclopenin and cyclopenol in Penicillium cyclopium

ZAHIERA SAYED MOHAMED, R U M I ANA W . TODOROVA-DRAGANOVA AND M . LUCKNER 615

Properties of hexokinase from Candida maltosa H (in German) Properties of glucose-6-phosphate dehydrogenase from Candida maltosa H (in German) Properties of Streptomyces phage SLE111

B . R Ö B E R , J . S T O L L E AND G . R E U TER

619

B . R Ö B E R , J . S T O L L E AND G . R E U TER

629

U . TAUBENECK, I . ZIMMERMANN, F . W A L T E R AND S . K L A U S

637

H . PRAUSER

647

ZSUZSA SZABÓ

649

X . Y. WANG

655

Short Notes Nocardioides

luteus

spec. nov.

Occurrence of gentamicin-producing micromonosporae in Lake Balaton (W. Hungary) Review Development of petroleum microbiology in China Book Reviews

614, 628, 654, 663, 664

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